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JP3770333B2 - Recombinant DNA virus and method for producing the same - Google Patents

Recombinant DNA virus and method for producing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は動物細胞感染用の組換えDNAウイルスおよびその製造方法に関する。さらに、該組換えDNAウイルスの製造に用いられる、リコンビナーゼの認識配列をコードするDNA配列を含む組換えDNAウイルスベクターに関する。
【0002】
【従来の技術・発明が解決しようとする課題】
これまで遺伝子導入のウイルスベクターとしてレトロウイルスが良く用いられたが、このウイルスは分裂している細胞にしか導入できないことや宿主細胞の染色体に組み込まれてしまうことにより、特に遺伝子治療においてはその安全性の観点より問題があり、その応用範囲は限られていると考えられている。
アデノウイルスベクターは、種々の動物培養細胞で100%近い導入効率を示すこと、またレトロウイルスと異なり積極的な染色体組み込みの機構を持たないこと、さらに、休止期の細胞でも遺伝子導入出来るという利点もあり、外来遺伝子導入実験のベクターとしての応用範囲は極めて広く、近い将来は遺伝子治療の主要技術の一つとして確立するであろうと考えられている。
【0003】
アデノウイルスベクターの利用は遺伝子治療技術の一つとして、また神経系などの高度に分化した細胞での発現研究の面で急速に普及してきている。遺伝子治療技術としては、既に構築され機能している組織へ直接投与することにより機能を担っている生細胞へ直接欠損した遺伝子を補う、いわゆる in vivo遺伝子治療の方法として研究が精力的に進められている。既に嚢胞性繊維症では、米国で5グループが実際に患者への実験治療を認められており、筋ジストロフィー症、家族性高コレステロール血症、また脳腫瘍等に対して活発に研究されるようになった。一方でアデノウイルスベクターは休止期の細胞へも遺伝子導入が可能であり、分化した細胞や、特に神経系への遺伝子導入方法として、初代培養や動物個体への遺伝子導入実験が注目されている。以上より、アデノウイルスベクターは、神経系を含む多くの分化、未分化細胞への遺伝子治療導入だけでなく、動物個体への直接注入・投与による遺伝子発現が可能であることから、特に遺伝子治療への応用が期待されている。
【0004】
しかし、アデノウイルスはレトロウイルスと異なり、積極的な染色体組み込みの機構を持たないことから、発現が一時的である。その期間は1〜2週間から、長くても2ヶ月程度である。そのため治療効果を継続させる必要がある場合には、なるべく長期間細胞内でアデノウイルスが安定に存在し、アデノウイルス中に挿入された外来遺伝子の発現産物を産生し続けることが望ましい。そして、最近、アデノウイルスゲノムのE2A遺伝子領域の存在がアデノウイルスの細胞内安定性に悪影響を及ぼしていることが分かってきた。
従って、本発明の目的は、動物細胞内に導入されたアデノウイルスベクターが、細胞内でより安定に存在し、外来遺伝子産物を産生し続け得る組換えアデノウイルスベクターの系を構築することにあり、さらに、かかる系を遺伝子治療用に提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意検討し、アデノウイルスE2A遺伝子領域とL3遺伝子領域の間に外来ヌクレオチドを導入し得る領域が存在することを発見した。この領域には常法によりそのまま外来ヌクレオチドを導入することができるが、一旦適当なリンカーを常法により導入して必要な制限酵素部位を導入した後外来ヌクレオチドを導入してもよい。外来ヌクレオチドとしては、動物細胞に感染させた後その細胞内で発現することが望まれるポリペプチドをコードする外来遺伝子でもよく、またその外来ヌクレオチドがそのまま細胞中に共存する酵素の基質となるものであってもよい。
さらに、本発明者らは、上記の領域に外来ヌクレオチドとしてリコンビナーゼの認識配列を導入することにより、動物細胞内で発現しうるリコンビナーゼ遺伝子を挿入した動物細胞感染用の組換えDNAウイルスベクターと併用すれば動物細胞内でアデノウイルスゲノムのE2A遺伝子領域を欠失させることができるようなアデノウイルスベクターの系を動物細胞感染用のDNAウイルスベクターとして構築できることを見い出した。
【0006】
ここに、リコンビナーゼとは、特異的なDNA組換え酵素で、数十塩基からなる特異的なDNA配列を認識し、この配列間でDNAの切断・鎖の交換と結合の全行程を行う。そこで、この酵素を発現する組換えアデノウイルスベクターと、E2A遺伝子領域の両側にこの認識配列を同じ向きに2コピーを持つ組換えアデノウイルスベクターを作製し、両方を細胞に共感染させると、発現したリコンビナーゼにより2つの認識配列間の再構成が起き、挟まれた部分が環状分子として切り出される。従って、こうして得られるE2A遺伝子領域を欠失したアデノウイルスベクターは、E2A遺伝子領域を含むアデノウイルスベクターに比して顕著に安定になり、遺伝子治療に有利に使用できると期待できる。
【0007】
しかし、従来はE2A遺伝子領域の右側(図1参照)すなわちE3領域内には外来DNA配列を導入できることが知られていたが、E2A遺伝子領域の左側には外来DNA配列を挿入できる部位の存在は知られていなかった。今回本発明者らにより、E2A遺伝子の終止コドンとL3遺伝子の終止コドンとの間に外来DNA配列を導入できる部位が存在することが発見された。これにより、初めてE2A遺伝子の機能を損なわずまたアデノウイルスの増殖の機能を保持したままE2A遺伝子領域を挟んでリコンビナーゼ認識配列を導入できることが明らかにされたのである。
本発明は、かかる知見に基づいて、さらに研究を進めて完成するに至ったものである。
【0008】
即ち、本発明の要旨は、E2A遺伝子の終止コドンとL3遺伝子の終止コドンの間に、リコンビナーゼ認識配列が挿入されたことを特徴とする動物細胞感染用の組換えアデノウイルス、に関する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明における動物細胞感染用のDNAウイルスベクターは、アデノウイルスのように細胞に感染後染色体外でしか存在し得ないようなDNAウイルス由来のベクターであれば、特に制限されることなく用いることができる。例えば、アデノウイルスベクター、ワクシニアウイルスベクター、パポパウイルスベクター等が挙げられる。以下、リコンビナーゼ遺伝子又はリコンビナーゼ認識配列をもつ動物細胞感染用のDNAウイルスベクターの好適な例として、アデノウイルスベクターを用いて本発明を説明する。
【0010】
本発明に用いられるアデノウイルスは、動物を自然宿主とするものであり、特にヒトを宿主とするヒトアデノウイルスが好適に用いられる。ヒトアデノウイルスのゲノムは、約36kbpの2本鎖線状DNAであって、DNA鎖両端にはおよそ100bpからなる逆方向反復塩基配列があり、そのDNA鎖両端の5’末端にはE2B遺伝子産物が切断加工された55kのタンパク質が共有結合しているという特異な構造をしている。
【0011】
本発明に用いられるアデノウイルスのゲノムは、E1遺伝子領域特にE1A遺伝子領域を欠失していることが好ましい。これは、アデノウイルスの細胞ガン化活性に関与するE1A遺伝子領域を欠失させることにより、アデノウイルスを無毒化し、ゲノム中に組み込んだ外来の遺伝子配列のみを発現させるためである。必ずしもE1A遺伝子領域の全てを欠失させる必要はないが、例えば1.3〜9.3%の断片を除去すれば、目的は達成される。
また、本発明に用いられるアデノウイルスのゲノムは、E3遺伝子領域を欠失させてもよい。特に、E3遺伝子領域の79.6〜84.8%を欠失させたものが好ましい。アデノウイルスの複製には不要であるからである。
したがってE1A、E1B遺伝子を持続的に発現しているヒト胎児腎由来細胞株(293細胞)を除き、宿主細胞内で増殖することができないという特徴を有する。
【0012】
しかしながら、実際にヒトや動物に投与した場合、E1A蛋白と同様の機能を有する蛋白が細胞中に存在し、これによりわずかにアデノウイルス蛋白が発現する。これが細胞免疫を引起し、ウイルスDNAを保持する細胞が攻撃を受け排除されることがわかっている。現在使用されているE1A、E1B欠損型アデノウイルスベクターによる遺伝子発現が短期間である原因はここにある。これを防ぐためには、E2A遺伝子の機能を欠失させることが有効であることがYangらにより明らかにされた(Nature Genetics, vol.7, 362-369, 1993)。これは、温度感受性のE2A遺伝子変異株を利用したものであるが、動物に投与した場合、E2A遺伝子の機能発現が抑制されるものの機能発現を完全に止めることができない。E2A遺伝子の機能発現を完全に止める手段としてはE2A遺伝子領域を欠失させることが考えられるが、E2A遺伝子産物はアデノウイルスゲノムの複製に必須であるため、E2A遺伝子を欠失したアデノウイルス自身は293細胞においても増殖できない。
本発明は、E2A遺伝子の両端にリコンビナーゼ認識配列を配置した組換えアデノウイルスとリコンビナーゼ発現用アデノウイルスを動物培養細胞に共感染させ、細胞内で発現したリコンビナーゼによりE2A遺伝子欠失型感染性ウイルス粒子を作製するというものである。E2A遺伝子産物は少なくともリコンビナーゼ発現用アデノウイルスから十分量補充される。得られるE2A遺伝子欠失型ウイルスはE2A遺伝子の発現が皆無であるため、目的とする遺伝子の発現期間が大幅に延長することは間違いない。
【0013】
リコンビナーゼの認識配列の挿入位置は、E2A遺伝子領域の右側には従来から知られている領域があるが、E2A遺伝子領域の左側については、E2A遺伝子の終止コドンとL3遺伝子の終止コドンの間であって、得られる組換えアデノウイルスの増殖を阻害しない部位が選択される。E2A遺伝子領域やL3遺伝子領域の一部欠失あるいはポリA付加シグナル領域が一部欠失することになると、得られる組換えアデノウイルスの増殖が阻害されるため好ましくない。
【0014】
本発明に用いられるプロモーターとしては、動物ウイルス遺伝子プロモーターおよび動物細胞遺伝子プロモーターが挙げられる。前者の例としてはSV40遺伝子プロモーター、アデノウイルス主要後期遺伝子プロモーター等があり、また、後者の例としては、チミジンキナーゼ遺伝子プロモーター、メタロチオネイン遺伝子プロモーター、免疫グロブリン遺伝子プロモーター等がある。しかし本発明には、CAGプロモーターが特に有利に用いられる。このプロモーターは、サイトメガロウイルスエンハンサー、ニワトリβ−アクチンプロモーター、ウサギβグロビンのスプライシングアクセプターおよびウサギβグロビン由来のポリA配列からなるハイブリッドプロモーターであり、高発現ベクターとして特開平3−168087号公報に開示されている。その調製は同公報に記載されているpCAGGS(特開平3−168087、13頁20行〜20頁14行および22頁1行〜25頁6行)から制限酵素SalI,HindIII で切り出すことにより行うことができ、本発明に利用することができる。
【0015】
本発明に用いられるリコンビナーゼは、特異的なDNA組換え酵素で、特定の塩基配列を認識し、この配列間でDNAの切断、鎖の交換と結合の全行程を行う。かかる酵素としては、大腸菌のバクテリオファージP1がコードするもの(リコンビナーゼCre)がある。これはバクテリオファージP1内のloxP(Abremskiら、J. Biol. Chem.1984、1509−1514;および Hoessら、P.N.A.S.、1984、81、1026−1029)配列を基質とする。即ち、loxP配列がリコンビナーゼCreの認識配列となる。また、他のリコンビナーゼとして酵母の2μプラスミド由来のFLP遺伝子がコードするリコンビナーゼが挙げられる(James R. Broarchら、Cell、29、227-234)。さらに、チゴサッカロマイセス・ルーイイのpSR1プラスミド由来のものも使用できる。これはR遺伝子にコードされる(Matsuzaki ら、Molecular and Cellular Biology、、955-962 (1988)) 。これらの中では、バクテリオファージP1のリコンビナーゼが本発明に特に好適である。
【0016】
リコンビナーゼ遺伝子は、例えば、リコンビナーゼCre遺伝子の場合は、バクテリオファージP1のDNAのリコンビナーゼ遺伝子をコードする部分をポリメラーゼ・チェイン・リアクション(PCR)法を用いて増幅して本発明に使用することができる。その他のリコンビナーゼ遺伝子の場合も同様にPCR法を用いて調製することができる。この場合に使用するプライマーは、リコンビナーゼ遺伝子の全配列がカバーされるように選択され、さらに組換えアデノウイルスベクターの構築の便宜のため、各プライマーの外側に適当な制限酵素切断配列を付加したものを使用することが好ましい。
【0017】
上記のリコンビナーゼの認識配列(基質となる配列)は数十bpであり、例えばloxP配列は34bpであり、全て、塩基配列が知られているので(Abremskiら、J. Biol. Chem.1984、1509-1514 ;および Hoessら、P.N.A.S.、1984、81、1026−1029) 、常法により化学合成して本発明に使用することができる。
【0018】
本発明に用いられるポリA配列としては、特に限定されるものでないが、ウサギβグロビン由来のものが特に好ましい。
【0019】
本発明においては、リコンビナーゼ遺伝子をアデノウイルスベクターに組み込む場合に、同時に核移行シグナル配列を組み込むことが好ましい。例えば、SV40の核移行シグナルが利用できる。これは、アデノウイルスベクターにより感染細胞の細胞質内で発現したリコンビナーゼがその認識配列を有するアデノウイルスベクターに作用するには、核内に移行する必要があり、核移行シグナル配列はこれを促進する(Daniel Kalderon ら、Cell. 39、499-509 (1984)) からである。
【0020】
本発明に使用される外来遺伝子としては、上記のハイブリッドプロモーター(CAGプロモーター)あるいはその他のプロモーターにより発現することができる遺伝子であれば、特に限定されるものではなく、有用性の観点から、ヒトの欠損遺伝子に対応する正常遺伝子の配列(例えばアデノシンデアミナーゼ、ジストロフィン、低密度リポ蛋白レセプター、α−1アンチトリプシン、血液凝固第8因子、血液凝固第9因子、ガラクトシダーゼα、もしくはβ)、サイトカイン類(例えばインターロイキン−1〜12、インターフェロン−α,βもしくはγ、腫瘍壊死因子−αもしくはβ、顆粒球コロニー刺激因子、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、エリスロポエチン、成長ホルモン、インシュリン、インシュリン様成長ホルモン)、神経栄養因子類、非自己抗原遺伝子(例えばアロHLA(HLA−B7))、ウィルス抗原等をコードするヌクレオチド配列、ガン抑制遺伝子(例えば、p53、RB、WT−1、NM23、NF−1)、ガン遺伝子であるRas等のアンチセンス配列、またはチミジンキナーゼやシトシンデアミナーゼのような自殺遺伝子と呼ばれるものが挙げられる。
【0021】
本発明の組換えアデノウイルスベクターに組み込まれるプロモーター、外来遺伝子およびポリA配列は上流からこの順に配向していても逆の順に配向していてもよい。
【0022】
次に、本発明の組換えアデノウイルスの製造方法について説明する。
(1) まず、E2A遺伝子領域の両側にある同方向を向いた二つのリコンビナーゼ認識配列、プロモーター、外来遺伝子およびポリA配列を有する組換えアデノウイルスベクターの製造方法について述べる。便宜上、リコンビナーゼとしてはリコンビナーゼCreを、その認識配列としてはloxPを、プロモーターおよびポリA配列としては前記のCAGプロモーターを、外来遺伝子としてはLacZ遺伝子を使用する場合について述べるが、その他のリコンビナーゼ、その認識配列、プロモーターおよびポリA配列を使用する場合も実質的に同様の手法を利用することができる。
【0023】
(a)(pAdexlCAwtの構築)
▲1▼ CAGプロモーターを含むプラスミドpCMwCH31の構築
CAGプロモーターを含むプラスミドpCAGGS(Niwaら、Gene、108 、193-200(1990) )をEcoRIで切断した後、Klenow酵素により平滑化し、SwaIリンカーとのリガーゼ反応を行う。次に、得られたプラスミドをSalIで切断した後、Klenow酵素により平滑化し、ClaIリンカーとのリガーゼ反応を行う。さらに、得られたプラスミドをPstIで切断した後、Klenow酵素により平滑化し、XhoIリンカーとのリガーゼ反応を行い、CAGプロモーターを含むプラスミドpCMwCH31を取得する。
元の制限酵素部位の消失および各リンカーの挿入は各制限酵素切断の後、アガロースゲル電気泳動により確認する。
【0024】
▲2▼ pAdex1cの構築
実施例1▲2▼(i)〜(vi)に記載の方法により構築する。その概要は以下のとおりである。
E1遺伝子領域を欠失したアデノウイルスゲノム左側末端の17%を含むプラスミド(pUAF0−17D)、5型アデノウイルスDNAにBamHリンカーを結合させた後HindIII 消化して得られるフラグメント(2.8kb、アデノウイルスゲノムの左側末端の8%に当たる)をpUC19に挿入して得られるプラスミド(pUAF0−8)、およびアデノウイルスDNAをHindIII 消化して得られる3.4kbフラグメント(アデノウイルスゲノムの左側末端の8−17%に当たる)をpUC19のHindIII 部位へ挿入して得られるプラスミド(pUAF8−17)とを調製し、ついでpUAF0−8由来の454bpのBamHI−ClaIフラグメントと、pUAF8−17由来の2.9kbのHindIII −ClaIフラグメントをつなぎ、pUC19のBamHI/HindIII 部位へ挿入してpUAF0−17Dを得る。
【0025】
さらに、5型アデノウイルスDNAをBst1107とEcoRIで消化し21.6kbのフラグメントを得る。また、アデノウイルスゲノム由来のpX2WのEcoRI−SalIフラグメント(6.5kb)を調製する。
一方、charomid9−11(I. Saito & G. Stark, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., vol. 83, p8664-8668, 1986) をAsp718とBamHIで消化し、Klenow酵素で平滑化後、セルフライゲーションする。ついでそのEcoRI部位へBamHIリンカーを挿入し、シャロミドをchdRBR7−11を調製する。
【0026】
上記のpUAF0−17DのBamHI−Bst1107フラグメント(2.9kb)とアデノウイルスゲノムのBst1107−EcoRIフラグメント(21.6kb)とpX2WのEcoRI−SwaIフラグメント(6.5kb)をEcoRIとEcl36Iで消化したchdRBR7−11とライゲーションする。その後、in vitroパッケージングし、DH5αへ感染させる。形質転換株から目的のフラグメントをもつものを単離し、pAdex1cと名づける。
【0027】
▲3▼ カセットコスミドpAdex1cwの構築
ClaIで切断した後エタノール沈澱により回収したpAdex1cと、5’末端リン酸化を施した下記の合成リンカー(1)(配列番号:2)(SwaI、ClaI、SalI、NruI部位を含む)を混合し、ATP、T4DNAリガーゼを含む反応液中で一晩結合させる。リガーゼを熱失活させた後、SwaIで消化する。この切断はリンカーが複数個挿入されたものからSwaI断片を切り出し、リンカーが1個のみ挿入された構造のコスミドを得るために行う。次に、反応液をSpun column(Pharmacia社製)にかけ、リンカー由来の小断片を除去した後、T4DNAリガーゼでライゲーションを行い、セルフアニーリングによる環状化を行う。ついでイン・ビトロ・パッケージングを行い、各コロニーから調製したコスミドDNAの構造をBamHIおよびNruI同時消化により確認する。目的とする方向に挿入された場合483bp、逆方向に挿入された場合、464bpの断片を生じる。この確認により目的とするカセットコスミドpAdex1cw(図1)を取得する。
合成リンカー

Figure 0003770333
【0028】
▲4▼ カセットコスミドpAdexlpCAwの構築
▲1▼で構築したプラスミドpCMwCH31をHindIII およびClaIで同時消化し、Klenow酵素により平滑化し、5'末端リン酸化を施したPmeIリンカーとのライゲーションを行う。リガーゼを熱失活させた後、Psp1406Iで消化する。この切断はリンカーが複数個挿入されたものからPsp1406I断片を切り出し、リンカーがDNA断片の両端にそれぞれ1個連結した構造の断片を得るために行う。このあと、反応液をアガロースゲル電気泳動に供し、2.3kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収する。次に、pAdexlcwをClaIで切断した後、生じた小断片をSpun column(Pharmacia製)により除去した後のDNA断片と前述の2.3kbのDNA断片をT4DNAリガーゼでライゲーションさせる。リガーゼを熱失活させた後、ClaIを添加し、セルフアニーリングにより生じた環状コスミドを切断する。ついで、イン・ビトロ・パッケージングに用いる。
更に、各コロニーから調製したコスミドDNAの構造をBamHIおよびXhoI同時消化により確認する。目的とする方向に挿入された場合483bpと4.8kb、逆方向に挿入された場合、2.7及び2.5kbの断片を生じる。この確認により目的とするカセットコスミドpAdexlpCAwを取得する。
【0029】
▲5▼ カセットコスミドpAdexlCAwt(細胞工学、Vol.13、No.8、P759)の構築
SwaIで切断した後エタノール沈澱により回収したpAdexlpCAwを、5'末端リン酸化を施した下記の合成リンカー(2)(配列番号:3)(ClaI、XbaI、SpeI、PacI、SwaI、ClaI部位を含む)を混合し、ATP、T4DNAリガーゼを含む反応液中で一晩結合させる。リガーゼを熱失活させた後、PacI(20unit)を添加し、反応させる。この切断はリンカーが複数個挿入されたものからPacI断片を切り出し、リンカーが1個のみ挿入された構造のコスミドを得るために行う。次に、反応液をSpun column(Pharmacia製)にかけ、リンカー由来の小断片を除去した後、T4DNAリガーゼを含む反応液中で一晩結合させ、セルフアニーリングによる環状化を行う。リガーゼを熱失活させた後、イン・ビトロ・パッケージングに用いる。次に、各コロニーから調製したコスミドDNAの構造をXbaIおよびXhoI同時消化により確認する。目的とする方向に挿入された場合552bp、逆方向に挿入された場合、568bpの断片を生じる。これを確認することにより目的とするカセットコスミドpAdexlCAwt(図2)を取得する。
合成リンカーの構造
Figure 0003770333
【0030】
(b)(loxP挿入コスミドの構築その1)
pAdex2L3LCAwtの作製
▲1▼ pA60X99Xの作製
pAdexlCAwtをBamHIで切断した後、熱処理によりBamHIを失活させる。次にT4DNAリガーゼにより一晩結合させる。次いでこの反応混液を用いて大腸菌DH5α(GIBCO BRL製)を形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製し、目的とするプラスミドpA60X99Xを得る。
【0031】
▲2▼ pA60X99の作製(アデノウイルス以外のXbaI部位の除去)
pA60X99XをXbaI処理し、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、2ヶ所のXbaI部位のうち1ヶ所のみで切断された23.8kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収する。次に、この断片をKlenow酵素(宝酒造製)で両末端を平滑化し、T4DNAリガーゼで一晩結合させる。次いでこの反応混液を用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製する。これらのプラスミドDNAをBsrGIおよびXbaIで同時消化し、6.2kbの断片すなわちプラスミドpA60X99(図3)を得る。
【0032】
▲3▼ pA2L60X99の作製(BsrGI部位へのloxPの挿入)
pULL2rをXholで切断した後、Klenow酵素(宝酒造製)で両末端を平滑化する。その後フェノール:クロロホルム(1:1)処理を施した後、エタノール沈澱する。沈澱物を遠心分離により取得し、TE60μlに溶解する。これと5’末端リン酸化KpnIリンカー(宝酒造製)、ATPおよびT4DNAリガーゼを含むリガーゼ反応液(最終容量50μl)中で一晩結合させる。次に、Asp718(ベーリンガー製)で消化する。反応混液をアガロースゲル電気泳動し、loxPを含む64bpのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収する。
【0033】
なお、上記のpULL2rは以下のようにして調製する。pUC119(宝酒造製)を制限酵素Ecl136IIで切断し、アルカリホスファターゼ処理を施した後、末端にMluI部位およびXhoI部位を有しこれが連結するとNruI部位を生じるように設計されているloxP配列を含む下記の合成DNA断片(配列番号:4)とのligation反応を行い該合成DNA断片が2つ挿入されたプラスミドpULL2rを得る。
Figure 0003770333
(下線部分の配列がloxP部位である。)
【0034】
一方、プラスミドpA60X99(10μg)をBsrGI(50unit)を含む反応系50μl中で切断した後、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、23.8kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収する。このDNA断片と前述のloxPを含む64bpのDNA断片、ATPおよびT4DNAリガーゼを含むリガーゼ反応液中で一晩結合させる。これに滅菌水、BsrGI反応bufferを加え、70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた後、BsrGIで処理してセルフアニーリングにより生じた環状のpA60X99を切断する。次いでこの反応混液10μlを用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製する。
【0035】
挿入されたloxPの方向を確認するため、ApaIとMluIの同時消化を行い、反応混液をアガロースゲル電気泳動する。目的とする方向に挿入された場合、366および219bp、逆方向に挿入された場合、334および251bpの断片が生じる。また、NruIで消化した場合、目的とする方向に挿入された場合573bp、逆方向に挿入された場合、533bpの断片が生じる。さらに、DraIとKpnIで同時消化した場合、目的とする方向にloxPが1つ挿入された場合320bp、2つ挿入された場合、384bpの断片が生じる。これら3種の条件をすべて満たす、すなわち、目的とする方向にloxPが1つ挿入された目的のプラスミドpA2L60X99(図4)を取得する。
【0036】
▲4▼ pA2L3L6099の作製(XbaI部位へのloxPの挿入)
pULL2rをXhoIを含む反応系100μl中で切断した後、Klenow酵素(宝酒造製)で両末端を平滑化する。ついで、フェノール:クロロホルム(1:1)処理を施した後、エタノール沈澱する。沈澱物を遠心分離により取得し、TEに溶解する。これと5’末端リン酸化SpeIリンカー(宝酒造製)、ATPおよびT4DNAリガーゼを含む反応液中で一晩結合させる。さらに、SpeIを加え消化した後、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、loxPを含む64bpのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収する。
【0037】
一方、pA2L60X99を、XbaIで切断した後、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、23.8kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNAを回収する。このDNA断片と前述のloxPを含む64bpのDNA断片、ATPおよびT4DNAリガーゼを含む反応液中で一晩結合させる。リガーゼを熱失活させ、ついでこれをXbaIで処理し、セルフアニーリングにより生じた環状のpA2L60X99を切断する。この反応混液を用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製する。
【0038】
挿入されたloxPの方向を確認するため、BglIIとMluIの同時消化を行い、反応混液をアガロースゲル電気泳動する。目的とする方向に挿入された場合、366および503bp、逆方向に挿入された場合、398および471bpの断片が生じる。また、ApaIとMluIで同時消化した場合、目的とする方向に挿入された場合660bp、逆方向に挿入された場合、628bpの断片が生じる。EcoNIとMluIで消化した場合、目的とする方向に挿入された場合311bp、逆方向に挿入された場合、343bpの断片が生じる。さらに、HpaIとSacIで同時消化した場合、目的とする方向にloxPが1つ挿入された場合397bp、2つ挿入された場合、461bpの断片が生じる。これら4種の条件をすべて満たす、すなわち、目的とする方向にloxPが1つ挿入された目的のプラスミドpA2L3L6099(図5)を取得する。
【0039】
▲5▼ pAdex2L3LCAwtの作製
pAdex1CAwtを、Csp45I(東洋紡製)で切断し、次いで、同反応液中でBamHI、さらにEcoRIで切断した後、アガロースゲル電気泳動によるチェックを行う。21kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収する。なお、Csp451およびEcoRIによる切断は21kbのBamHIDNA断片を回収する際、他の断片が混入するのを防ぐためである。
【0040】
pA2L3L6099をBamHIで切断した後、フェノール:クロロホルム(1:1)処理を施し、水層をTEで平衡化したSephadexG25によりゲル濾過する。回収したDNA断片と前述の21kbのDNA断片、ATPおよびT4DNAリガーゼを含む反応液中で一晩結合させる。リガーゼを熱失活させた後、これをイン・ビトロ・パッケージングに用いる。
【0041】
即ち、ラムダ・イン・ビトロ・パッケージングキットであるギガバックXL(Stratagene製)を用い、残りは−80℃に凍結する。ギガバックXLは42kb以下のコスミドのパッケージ効率が低いのでインサートが入って大きくなったコスミドをある程度選択することができる。本発明では、10個のコロニーを拾えば大半はインサートを含んでおり、目的のクローン(ウイルスゲノムが正しく連結されたクローン)を容易に得ることができる。コスミドの扱い方については、常法(斎藤 泉他、実験医学:7:183-187, 1989)に従って行う。
【0042】
パッケージングされたコスミドを大腸菌DH5α(GibcoBRL製)に感染させる。即ち、Ap+ (アンピシリン添加)寒天プレートとAp+ LB(pool)に各種の濃度で接種し、一晩培養する。poolのminiprepDNAを抽出・調製し、制限酵素DraI切断によりインサートがはいったものの割合を調べる。コロニーは丸ごと寒天ごと取りAp+ LBで一晩培養し、miniprepDNAを調製する。次に、各コロニーから調製したコスミドDNAの構造をDraI切断により確認する。目的とする方向に挿入された場合891bp、逆方向に挿入された場合1.4kbの断片を生じる。これにより目的とするカセットコスミドpAdex2L3LCAwtを取得する。
【0043】
(c)(loxP挿入コスミドの構築その2)
pAdex2LA3LCAwtの作製
▲1▼ pUCA6065の作製
pA60X99をBamHIおよびPstIにより切断し、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、BsrGI部位を含む1.7kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収する。同様の操作によりpUC19をBamHIおよびPstIにより切断し、2.7kbの断片を回収する。次に両断片をリガーゼ反応buffer中に加え、さらにATP、T4DNAリガーゼを加え、一晩結合させる。次いでこの反応混液を用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製し、目的とするプラスミドpUCA6065を得る。
【0044】
▲2▼ p2LA6065の作製
pUCA6065をBamHIおよびAflIII で切断し、780bpの断片を調製し、また、同プラスミドをBamHIおよびBsrGIで切断し、3.6kbの断片を調製する。これら両断片とloxP配列を含む下記のリンカーDNA(配列番号:11)を混合しリガーゼ反応buffer中に加え、さらにATP、T4DNAリガーゼを加え、一晩結合させる。次いでこの反応混液を用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製し、リンカーDNAが1つ挿入された、目的とするプラスミドp2LA6065を得る。
Figure 0003770333
【0045】
▲3▼ pA2LA3L6099の作製
p2LA6065をBamHIおよびSfiI(あるいはBglI)により切断し、1.5kbの断片を調製する。また、pA2L3L6099をBamHIおよびSfiIにより切断し、約22kbの断片を調製する。次に両断片をリガーゼ反応buffer中に加え、さらにATP、T4DNAリガーゼを加え、一晩結合させる。次いでこの反応混液を用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製し、目的とするプラスミドpA2LA3L6099を得る。
【0046】
▲4▼ pAdex2LA3LCAwtの作製
pAdex2L3LCAwt作製の際の▲5▼と同様の操作により、pA2LA3L6099とpAdexlCAwtからpAdex2LA3LCAwtを作製する。
【0047】
(d)(loxP挿入コスミドの構築その3)
pAdex2LD3LCAwtの作製
▲1▼ pHSGA6065の作製
pA60X99をBamHIおよびPstIにより切断し、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、BsrGI部位を含む1.7kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収する。pHSG299(宝酒造)をBamHIおよびPstIにより切断し、同様の操作により2.7kbの断片を回収する。次に両断片をリガーゼ反応buffer中に加え、さらにATP、T4DNAリガーゼを加え、一晩結合させる。次いでこの反応混液を用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製し、目的とするプラスミドpHSGA6065を得る。
【0048】
▲2▼ p2LD6065の作製
pHSGA6065をBsrGIおよびDraIで切断し4.4kbの断片を調製し、これとloxP配列を含む下記のリンカーDNA(配列番号:12)を混合し、リガーゼ反応buffer中に加え、さらにATP、T4DNAリガーゼを加え、一晩結合させる。次いでこの反応混液を用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製し、リンカーDNAが1つ挿入された目的とするプラスミドp2LD6065を得る。
Figure 0003770333
【0049】
▲3▼ pA2LD3L6099の作製
p2LD6065をBamHIおよびSfiI(あるいはBglI)により切断し1.5kbの断片を調製する。また、pA2L3L6099をBamHIおよびSfiIにより切断し、約22kbの断片を調製する。次に両断片をリガーゼ反応buffer中に加え、さらにATP、T4DNAリガーゼを加え、一晩結合させる。次いでこの反応混液を用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製し、目的とするプラスミドpA2LD3L6099を得る。
【0050】
▲4▼ pAdex2LD3LCAwtの作製
pAdex2L3LCAwt作製の際の▲5▼と同様の操作により、pA2LD3L6099とpAdexlCAwtからpAdex2LD3LCAwtを作製する。
【0051】
(e)アデノウイルスDNA−末端蛋白複合体(Ad5 dlX DNA−TPCおよびAdex1CANLacZ DNA−TPC)の調製
▲1▼ アデノウイルスDNAとしては、Ad5 dlX(I. Saito et al., J.Virology, vol.54, 711-719 (1985))またはAdex1CANLacZを用いる。Ad5 dlXをHeLa細胞(Roux 10本分)に、Adex1CANLacZを293細胞にそれぞれ感染させ、培養を行う。
即ち、Ad5−dlXまたはAdex1CANLacZのウイルス液(〜109 PFU/ml)を0.2ml/Roux感染させ、3日後に、はがれた細胞を遠心分離により集める。アデノウイルス粒子のほとんどはメディウム中ではなく細胞の核内にいるので感染細胞からウイルスを精製できる利点がある。(以下の操作は非無菌的に行う。)
【0052】
▲2▼ 得られた細胞をTris−HCl(pH8.0)に懸濁し、密封型ソニケーターを用いて細胞を破砕し、ウイルスを細胞内から放出させる。
▲3▼ 得られた破砕物を遠心分離により沈澱を除いた後、超遠心分離機 SW28チューブに塩化セシウム溶液(比重1.43)を入れ、その上に上清を重層し、クッション遠心による濃縮を行う。
▲4▼ 界面直下のウイルス層をSW50.1チューブに移す。界面直下のウイルス層は通常目視でき、ウイルス層とその下層の塩化セシウムを5ml採取する。同時にもう一本に塩化セシウム溶液(比重1.34)を満たす。
これらを、35krpm、4℃で一晩超遠心にかけた。次いで、白いウイルスのバンドを分取し、既に勾配ができたチューブに乗せ替える。さらに、35krpm、4℃4時間以上超遠心にかける。
【0053】
▲5▼ 白いウイルスのバンドを分取し、等量の8M塩酸グアニジンと室温で混合し、4M塩酸グアニジン飽和塩化セシウムを加えてVTi65チューブに満たす。4M塩酸グアニジンにより、粒子蛋白は変性を受けて解離し、DNA−TPCが放出される。
【0054】
▲6▼ 上記のチューブを、55krpm、15℃で一晩超遠心にかけ、0.2mlずつ分画し、その1μlずつを1μg/mlのエチジウムブロミド水溶液20μlと混合し、蛍光染色することによりDNAの有無を確認する。DNAを含む2〜3フラクションを集める。
▲7▼ 500mlのTEに一晩透析(2回)し、−80℃に保存した。こうして得られたAd5dlX DNA−TPCまたはAdex1CANLacZ DNA−TPCの量をOD260 から通常のDNAと同様に算出する。
▲8▼ 得られたAd5dlX DNA−TPCまたはAdex1CANLacZDNA−TPCを、次のステップのloxP挿入組換えアデノウイルス作成のため、充分量のAgeIで2時間切断し、Sephadex G25カラムでゲル濾過後、−80℃に保存する。
【0055】
(f)loxP挿入組み換えアデノウイルスの作製
なお、NLacZは大腸菌LacZ遺伝子のN末端にSV40の核移行シグナルを付加したものである。
▲1▼ 10%FCS添加DMEで培養した293細胞の6cm、10cmシャーレ各1枚用意する。
▲2▼−1.(Ad5dlX2L3LまたはAdex2L3LCANLacZの作製)
発現ユニットを組み込んだloxPを挿入したコスミドpAdex2L3LCAwt DNAの8μgとAgeIで切断したAd5dlX DNA−TPCまたはAgeIで切断したAdex1CANLacZ DNA−TPCの1μgを混合し、セルフェクト(ファルマシア製)キットを用いて、6cmシャーレ1枚にリン酸カルシウム法でトランスフェクションを行う。6cmシャーレのメディウムの上から混合液を滴下し、培養を続ける。
一晩培養(約16時間)し、午前中に培養液を交換し、夕方、コラーゲンコート96穴3枚(原液・10倍希釈・100倍希釈)に、5%FCS添加DMEを用い、各ウエル当たり0.1mlでまき直す。細胞数が各プレートで大きく違わないように、希釈2枚分には10cmシャーレの293細胞を1/3ずつ混ぜて播く。
【0056】
▲2▼−2.(Ad5dlX2LA3LまたはAdex2LA3LCANLacZの作製)
発現ユニットを組み込んだloxPを挿入したコスミドpAdex2LA3LCAwt DNAの8μgとAgeIで切断したAd5dlX DNA−TPCまたはAgeIで切断したAdex1CANLacZ DNA−TPCの1μgを混合し、セルフェクト(ファルマシア製)キットを用いて、6cmシャーレ1枚にリン酸カルシウム法でトランスフェクションを行う。6cmシャーレのメディウムの上から混合液を滴下し、培養を続ける。
一晩培養(約16時間)し、午前中に培養液を交換し、夕方、コラーゲンコート96穴3枚(原液・10倍希釈・100倍希釈)に、5%FCS添加DMEを用い、各ウエル当たり0.1mlでまき直す。細胞数が各プレートで大きく違わないように、希釈2枚分には10cmシャーレの293細胞を1/3ずつ混ぜて播く。
【0057】
▲2▼−3.(Ad5dlX2LD3LまたはAdex2LD3LCANLacZの作製)
発現ユニットを組み込んだloxPを挿入したコスミドpAdex2LD3LCAwt DNAの8μgとAgeIで切断したAd5dlX DNA−TPCまたはAgeIで切断したAdex1CANLacZ DNA−TPCの1μgを混合し、セルフェクト(ファルマシア製)キットを用いて、6cmシャーレ1枚にリン酸カルシウム法でトランスフェクションを行う。6cmシャーレのメディウムの上から混合液を滴下し、培養を続ける。
一晩培養(約16時間)し、午前中に培養液を交換し、夕方、コラーゲンコート96穴3枚(原液・10倍希釈・100倍希釈)に、5%FCS添加DMEを用い、各ウエル当たり0.1mlでまき直す。細胞数が各プレートで大きく違わないように、希釈2枚分には10cmシャーレの293細胞を1/3ずつ混ぜて播く。
【0058】
▲3▼ 3〜4日後と8〜10日後に、各ウエルに50μlの10%FCS添加DMEを加える。293細胞がやせてきたら早めに加える。
ウイルスが増殖し細胞が死滅したウエルが7〜20日の間に現れる。ウエルの細胞が完全に死滅するごとに滅菌パスツールピペットで培養液(死細胞ごと)を滅菌した1.5mlチューブに無菌的に移して、ドライアイスで急凍して−80℃に保存する。
▲4▼ 15〜25日で判定は終了する。比較的遅く細胞が死んだウエルから回収した培養液チューブを約10個選び、超音波破砕後、5000rpm10分遠心して得られた上清を1次ウイルス液(first seed)として−80℃に保存する。早めにウイルス増殖が起こったウエルは複数のウイルス株の混合感染の可能性が高いからである。
【0059】
▲5▼ 24穴プレートに293細胞を用意し、5%FCS−DME(0.4ml/ウエル)と1次ウイルス液10μlをそれぞれ2ウエルずつ添加する。
▲6▼ 約3日で細胞が完全に死滅したら、1ウエルは1次ウイルス液作製と同様に超音波破砕と遠心分離で上清を得、これを2次ウイルス液(second seed) として−80℃に保存する。他の1ウエルの死滅した細胞を5000rpmで5分間遠心し、上清を捨てて細胞だけを−80℃に保存する(セルパック)。10種類のウイルス株のセルパックが集まったら以下の方法で感染細胞の全DNAを抽出する。セルパックには、400μlのcell DNA用TNE (50mM Tris-HCl pH7.5, 100mM NaCl, 10mM EDTA)、4μlのproteinaseK (10mg/ml) および4μlの10%SDSを加える。
【0060】
▲7▼ 50℃で1時間処理した後、フェノール・クロロホルム抽出2回、クロロホルム抽出2回、ついでエタノール沈澱により得られた核酸をRNaseを20μg/ml含む50μlのTEに溶かす。その15μlを発現ユニットを切断する酵素の中で認識配列にCGを含む酵素であるXhoIで切断し、発現コスミドカセットのXhoI切断と共に、15cm位の長さのアガロースゲルで一晩電気泳動を行い、パターンを比較する。XhoIは挿入したloxP配列内に認識部位があるので、loxPが2個挿入された切断パターンを示すクローンを選択する。説明できないバンドが薄く見えるクローンは、欠失のあるウイルスとの混合の可能性があるので廃棄する。
【0061】
ここで得られるloxP挿入組換えアデノウイルスAd5dlX2L3L、Ad5dlX2LA3L、Ad5dlX2LD3L等と、目的の外来遺伝子発現ユニットを含むコスミドを用いて、公知の組換えアデノウイルス作製方法、例えばCOS−TPC法(「実験医学別冊」バイオマニュアルシリーズ4、遺伝子導入と発現・解析法、43〜58頁)に従って、目的の外来遺伝子発現ユニットとloxPが挿入された組換えアデノウイルスを作製することができる。
【0062】
(g)E2A遺伝子欠損アデノウイルスの作製と構造確認
組み換えアデノウイルスAdex2L3LCANLacZおよびAdex1CANCreをそれぞれmoi=10および3で293細胞に感染させ、培養を行う。4日目に細胞を回収し、前述の方法によりDNAを調製する。loxPで挟まれた領域(E2A遺伝子を含む)が切り出された構造を有するAdexdl23CANLacZの生成を2つの方法で確認する。
なお、Adex2LA3LCANLacZおよびAdex2LD3LCANLacZに関しても同様の操作により構造が確認できる。
【0063】
1.SmaI消化
SmaI消化の後、ゲル電気泳動した結果、loxPで挟まれた領域が切り出されて生ずる4.7kbの断片が認められる。このバンドとAdex2L3LCANLacZ、Adex1CANCre、およびAdexdl23CANLacZにおいて共通して見られる4.45kbのバンドの濃さの比較から、回収した組換えアデノウイルス中の約何%がAdexdl23CANLacZであるかが分かる。
【0064】
2.PCRによる確認
調製したDNA0.1ngをテンプレートとし、通常の条件でPCRを行い、生成物をアガロースゲル電気泳動により分析する。用いるプライマーは、下記に示すオリゴヌクレオチド(1)(配列番号:5)、オリゴヌクレオチド(2)(配列番号:6)、オリゴヌクレオチド(3)(配列番号:7)およびオリゴヌクレオチド(4)(配列番号:8)が好ましい。
Figure 0003770333
PCR反応液組成は、10mMのTris・HCl(pH8.3)中、50mMのKCl、1.5mMのMgCl2 、0.2mMのdNTP mixture および各0.2μMのプライマー、0.1ngのテンプレートDNAおよび0.5unitのTaq ポリメラーゼを含むものが好ましい。
PCR反応条件としては、二本鎖解離を95℃で1.5分、アニーリングを64℃で1.0分、伸長反応を70℃で1.0分、反応サイクル30回、が好ましい1例である。
プライマーとして(1)と(4)を用いた場合、393bpと推定されるバンドが検出され、E2A遺伝子が欠失したAdexdl23CANLacZの存在が明らかとなり、また、(2)と(3)を用いた場合、221bpと推定されるバンドが検出され、Cre遺伝子産物により切り出された環状のE2A遺伝子の存在も裏付けられ、Adex2L3LCANLacZからloxPではさまれた領域(E2A遺伝子を含む)が切り出されたAdexdl23CANLacZの生成が明らかになる(図6)。
【0065】
(2) 次に、プロモーター、リコンビナーゼ遺伝子およびポリA配列を有する組換えアデノウイルスベクターの製造方法について説明する。
以下に、リコンビナーゼ遺伝子としてリコンビナーゼCre遺伝子を使用した場合について述べるが、他のリコンビナーゼ遺伝子の場合もほぼ同様である。
【0066】
▲1▼ PCR法で調製したリコンビナーゼCre遺伝子およびプラスミドpUC19(宝酒造製)とをそれぞれ制限酵素PstI(宝酒造製)およびXbaI(宝酒造製)で同時消化したのち混合・ライゲーションし、リコンビナーゼCre遺伝子が組み込まれたプラスミドpUCCreを得る。
▲2▼ CAGプロモーターを含むカセットコスミドpAdex1CAwtを制限酵素SwaI(Boehringer製)で処理したものと、pUCCreを制限酵素PstI(宝酒造製)およびXbaI(宝酒造製)で同時消化したのちKlenow酵素(宝酒造製)で両端を平滑化したものとを混合する。ついでカセットコスミドを沈澱させ、T4 DNAリガーゼで結合させ、リコンビナーゼCre遺伝子を組み込んだカセットコスミドを得る。
【0067】
CAGプロモーター以外のプロモーターを使用する場合は、まず、アデノウイルスゲノム(36kb)の全長のうち、複製に不要なE3領域(1.9kb)とE1A・E1B領域(2.9kb)を欠失させた約31kbのゲノムDNAをもつカセットコスミドを作成し、他方、使用しようとするプロモーター、リコンビナーゼCre遺伝子およびポリA配列を含むプラスミドを作製し、適当な制限酵素で処理してアデノウイルスゲノムのE1A・E1B欠失部位にリコンビナーゼCre遺伝子発現ユニットを組み込んだカセットコスミドを得る。
▲3▼ 次に、得られたカセットコスミドを、ラムダ・インビトロ・パッケージングキットであるギガパックXL(Stratagene製)を用いて、インビトロ・パッケージングを行う。
【0068】
▲4▼ 一方、アデノウイルスDNA−末端蛋白複合体(Ad5dlX DNA−TPC)を調製する。アデノウイルスDNAとしては、Ad5dlX(I. Saito et al., J.Virology, vol.54, 711-719 (1985) )を用い、Ad5dlXをHeLa細胞(Roux瓶10本分)に感染させ、培養を行う。ウイルス粒子を回収し、塩酸グアニジン処理・超遠心によりDNA−TPCを分離・回収する。
こうして得られたAd5dlX DNA−TPCを次のステップの組換えアデノウイルス作製のため充分量のEcoT22Iで処理する。
【0069】
▲5▼ 最後のステップとして、リコンビナーゼCre遺伝子を組み込んだカセットコスミドとEcoT22Iで処理したAd5dlX DNA−TPCを混合し、セルフェクト(ファルマシア製)キットを用いてリン酸カルシウム法でトランスフェクションを行う。ウイルスの増殖のため細胞が死滅したものからウイルス液を回収しプロモーター、リコンビナーゼ遺伝子およびポリA配列を有する組換えアデノウイルスベクターを得る。
【0070】
本発明の方法により上記のようにして得られる、目的の外来遺伝子発現ユニットを有し、E2A遺伝子の機能が完全に欠失した本発明の組換えアデノウイルスの高力価ウイルス溶液は、適宜希釈して局所注入(中枢神経系・門脈など)、経口(腸溶剤を用いる)投与、経気道投与、経皮投与等の投与方法により共感染させ、遺伝病を含む各種疾患の治療に用いることができる。
【0071】
【実施例】
以下、実施例、参考例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定されるものではない。
なお、実施例中のファージ、プラスミド、DNA、各種酵素、大腸菌、培養細胞などを取り扱う諸操作は、特に断らない限り、「Molecular Cloning, A Laboratory Manual. T. Maniatis ら編、第2版(1989 )、Cold Spring Harbor Laboratory 」に記載の方法に準じて行った。また、DNA制限酵素および修飾酵素は、宝酒造、New England Biolabs(NEB)社、Stratagene社又はBoehringer社から購入し、製造者指示書に従って使用した。
【0072】
実施例1(pAdex1CAwtの構築)
▲1▼ CAGプロモーターを含むプラスミドpCMwCH31の構築
CAGプロモーターを含むプラスミドpCAGGS(Niwaら、Gene、108 、193-200(1990) )をEcoRIで切断した後、Klenow酵素により平滑化し、SwaIリンカーとのリガーゼ反応を行った。次に、得られたプラスミドをSalIで切断した後、Klenow酵素により平滑化し、ClaIリンカーとのリガーゼ反応を行った。さらに、得られたプラスミドをPstIで切断した後、Klenow酵素により平滑化し、XhoIリンカーとのリガーゼ反応を行った。元の制限酵素部位の消失および各リンカーの挿入は各制限酵素切断の後、アガロースゲル電気泳動により確認した。
【0073】
▲2▼ pAdex1cの構築
(i)E1遺伝子領域を欠失したアデノウイルスゲノム左側末端の17%を含むプラスミド(pUAF0−17D)の調製
5型アデノウイルスDNAをS1処理して平滑末端とし、その平滑末端にBamHリンカーを結合させ、その後HindIII 消化し、目的のフラグメント(2.8kb、アデノウイルスゲノムの左側末端の8%に当たる)をアガロースゲル電気泳動で分離・回収し、BamHI/HindIII 消化したpUC19のBamHI/HindIII 部位へ挿入した。得られた目的のプラスミドをpUAF0−8と名づけた。
【0074】
(ii)アデノウイルスDNAをHindIII 消化し、アガロースゲル電気泳動で分離し、目的の3.4kbのフラグメント(アデノウイルスゲノムの左側末端の8−17%に当たる)をゲルから回収し、pUC19のHindIII 部位へ挿入した(pUAF8−17と命名)。
pUAF0−8の塩基番号(ここでいう塩基番号はアデノウイルスDNA由来)454番目のPvuII部位をClaIリンカーを用いてClaI部位に変換した。そして、このプラスミドをBamHI/ClaI消化し、454bpのBamHI−ClaIフラグメントをアガロースゲル電気泳動で回収した。
pUAF8−17の塩基番号3328番目のBglII部位をClaIリンカーを用いてClaI部位に変換した。そしてこのプラスミドをHindIII /ClaI消化し、2.9kbのHindIII −ClaIフラグメントをアガロースゲル電気泳動で回収した。
pUAF0−8由来の454bpのBamHI−ClaIフラグメントと、pUAF8−17由来の2.9kbのHindIII −ClaIフラグメントをつなぎ、pUC19のBamHI/HindIII 部位へ挿入した。得られたプラスミドをpUAF0−17Dと命名した。このプラスミドはE1遺伝子領域を欠失したアデノウイルスゲノム左側末端の17%を含む。
【0075】
(iii)アデノウイルスゲノムのBst1107−EcoRIフラグメント(21.6kb)の調製
5型アデノウイルスDNAをBst1107とEcoRIで消化し、アガロースゲル電気泳動で分離した後、目的の21.6kbのフラグメントを回収した。
【0076】
(iv)アデノウイルスゲノムのEcoRI−SalIフラグメント(6.5kb)の調製
pX2S(I. Saito et. al., J. of Virology, vol. 54, p711-719, 1985)のSalI部位をSwaIリンカー(メーカー名)を用いてSwaI部位へ変換しpX2Wを得た。pX2WをEcoRIとSwaIで消化し、アガロースゲル電気泳動で分離した後、目的の6.5kbのフラグメントを回収した。
【0077】
(v)シャロミド(chdRBR7−11)の調製
charomid9−11(I. Saito & G. Stark, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., vol. 83, p8664-8668, 1986) のKpnI、SmaI、BamHIを除くため、charomid9−11をAsp718とBamHIで消化し、Klenow酵素で平滑化後、セルフライゲーションした。これを用いて形質転換し、目的のシャロミドを単離し、charomid6−11と名づけた。charomid6−11のEcoRI部位へBamHIリンカーを挿入し、得られたシャロミドをchdRBR7−11と名づけた。
【0078】
(vi)pAdex1cの調製
pUAF0−17DのBamHI−Bst1107フラグメント(2.9kb)とアデノウイルスゲノムのBst1107−EcoRIフラグメント(21.6kb)とpX2WのEcoRI−SwaIフラグメント(6.5kb)をEcoRIとEcl36Iで消化したchdRBR7−11とライゲーションした。その後、in vitroパッケージングし、大腸菌DH5αへ感染させた。形質転換株から目的のフラグメントをもつものを単離し、pAdex1cと名づけた。
【0079】
▲3▼ カセットコスミドpAdex1cwの構築
ClaI(20unit)で切断した後エタノール沈澱により回収したpAdex1c(1μg)と、5’末端リン酸化を施した下記の合成リンカー(1)(配列番号:2)0.01μg(SwaI、ClaI、SalI、NruI部位を含む)を混合し、ATP、T4DNAリガーゼを含む反応液(最終容量18μl)中で一晩結合させた。70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた後、SwaI(20unit)を添加し、反応させた。この切断はリンカーが複数個挿入されたものからSwaI断片を切り出し、リンカーが1個のみ挿入された構造のコスミドを得るために行った。次に、反応液をSpun column(Pharmacia製)にかけ、リンカー由来の小断片を除去した後、ATP、T4DNAリガーゼを含む反応液(最終容量18μl)中で一晩結合させ、セルフアニーリングにより環状化を行った。70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させ、1μlをイン・ビトロ・パッケージングに用いた。次に、各コロニーから調製したコスミドDNAの構造をBamHIおよびNruI同時消化により確認した。目的とする方向に挿入された場合483bp、逆方向に挿入された場合、464bpの断片を生じる。この確認により目的とするカセットコスミドpAdex1cw(図1)を取得した。
合成リンカー
Figure 0003770333
【0080】
▲4▼ カセットコスミドpAdexlpCAwの構築
▲1▼で構築したプラスミドpCMwCH31をHindIII およびClaIで同時消化し、Klenow酵素により平滑化し、5'末端リン酸化を施したPmeIリンカーとのリガーゼ反応を行った。70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた後、Psp1406Iを添加し、反応させた。この切断はリンカーが複数個挿入されたものからPsp1406I断片を切り出し、リンカーがDNA断片の両端にそれぞれ1個連結した構造の断片を得るために行った。このあと、反応液をアガロースゲル電気泳動に供し、2.3kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収した。次に、pAdexlcwをClaIで切断した後、生じた小断片をSpun column(Pharmacia製)により除去した後のDNA断片1μgと前述の2.3kbのDNA断片0.1μgをATP、T4DNAリガーゼを含む反応液(最終容量18μl)中で一晩結合させた。70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた後、これの1/4量にClaIを添加し(最終容量20μl)、セルフアニーリングにより生じた環状コスミドを切断した。1μlをイン・ビトロ・パッケージングに用いた。
次に、各コロニーから調製したコスミドDNAの構造をBamHI及びXhoI同時消化により確認した。目的とする方向に挿入された場合483bpと4.8kb、逆方向に挿入された場合、2.7および2.5kbの断片を生じる。この確認により目的とするカセットコスミドpAdexlpCAwを取得した。
【0081】
▲5▼ カセットコスミドpAdexlCAwt(細胞工学、Vol.13、No.8、P759)の構築
SwaI(20unit)で切断した後エタノール沈澱により回収したpAdexlpCAw(1μg)と、5'末端リン酸化を施した下記の合成リンカー(2)(配列番号:3)(0.01μg)(ClaI、XbaI、SpeI、PacI、SwaI、ClaI部位を含む)を混合し、ATP、T4DNAリガーゼを含む反応液(最終容量18μl)中で一晩結合させた。70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた後、PacI(20unit)を添加し、反応させた。この切断はリンカーが複数個挿入されたものからPacI断片を切り出し、リンカーが1個のみ挿入された構造のコスミドを得るために行った。次に、反応液をSpun column(Pharmacia製)にかけ、リンカー由来の小断片を除去した後、ATP、T4DNAリガーゼを含む反応液(最終容量18μl)中で一晩結合させ、セルフアニーリングによる環状化を行った。70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた1μlをイン・ビトロ・パッケージングに用いた。次に、各コロニーから調製したコスミドDNAの構造をXbaIおよびXhoI同時消化により確認した。目的とする方向に挿入された場合552bp、逆方向に挿入された場合、568bpの断片を生じる。これを確認することにより目的とするカセットコスミドpAdexlCAwt(図2)を取得した。
合成リンカーの構造
Figure 0003770333
【0082】
実施例2(loxP挿入コスミドの構築)
▲1▼ pA60X99Xの作製
pAdexlCAwt(0.5μg)をBamHI(15unit)を含む反応系20μl中で切断した後、熱処理(70℃、15分間)によりBamHIを失活させた。次にその1/4量を用いリガーゼ反応buffer中でATP、T4DNAリガーゼを加え、最終容量20μlで一晩結合させた。次いでこの反応混液10μlを用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製し、目的とするプラスミドpA60X99Xを得た。
【0083】
▲2▼ pA60X99の作製(アデノウイルス以外のXbaI部位を除去する)pA60X99X(5μg)をXbaI(10unit)を含む反応系50μl中で5分間反応させ、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、2ヶ所のXbaI部位のうち1ヶ所のみで切断された23.8kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収した。次に、この断片0.2μgをKlenow酵素(宝酒造製)5unitを含む反応系50μl中で反応させ両末端を平滑化し、さらに、これの1/5量、ATPおよびT4DNAリガーゼを含む反応液(最終容量20μl)中で一晩結合させた。次いでこの反応混液10μlを用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製した。これらのプラスミドDNAをBsrGIおよびXbaIで同時消化し、6.2kbの断片を生じる、すなわち図1の構造を有するプラスミドpA60X99(図3)を得た。
【0084】
▲3▼ pA2L60X99の作製(BsrGI部位へのloxPの挿入)
pULL2r(30μg)をXhol(150unit)を含む反応系125μl中で切断した後、熱処理(70℃、15分間)によりXhoIを失活させた。続いてKlenow酵素(宝酒造製)12unitを含む反応系中で両末端を平滑化し、その後フェノール:クロロホルム(1:1)処理を施した後、エタノール沈澱した。沈澱物を遠心分離により取得し、10mMトリス−塩酸(pH7.5)に1mMのEDTAを添加した溶液(TE)60μlに溶解した。次に、これの1/2量と5’末端リン酸化KpnIリンカー(宝酒造製)0.2μg、ATPおよびT4DNAリガーゼを含むリガーゼ反応液(最終容量50μl)中で一晩結合させた。次に、熱処理(70℃、15分間)によりリガーゼを失活させた後、Asp718(100unit)を含む反応系80μl中で消化した。反応混液をアガロースゲル電気泳動し、loxPを含む64bpのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収した。
【0085】
なお、上記のpULL2rは以下のようにして調製した。pUC119(宝酒造製)を制限酵素Ecl136IIで切断し、アルカリホスファターゼ処理を施した後、末端にMluI部位およびXhoI部位を有しこれが連結するとNruI部位を生じるように設計されているloxP配列を含む下記の合成DNA断片(配列番号:4)とのligation反応を行い該合成DNA断片が2つ挿入されたプラスミドpULL2rを得た。
Figure 0003770333
(下線部分の配列がloxP部位である。)
【0086】
一方、プラスミドpA60X99(10μg)をBsrGI(50unit)を含む反応系50μl中で切断した後、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、23.8kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収した。このDNA断片0.5μgと前述のloxPを含む64bpのDNA断片0.005μg、ATPおよびT4DNAリガーゼを含むリガーゼ反応液(最終容量25μl)中で一晩結合させた。これの1/2量に滅菌水、BsrGI反応bufferを加えて18μlとしてから、70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた。さらに、20unitのBsrGIを加え(最終容量20μl)37℃で1時間反応させることによりセルフアニーリングにより生じた環状のpA60X99を切断した。次いでこの反応混液10μlを用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製した。
【0087】
挿入されたloxPの方向を確認するため、ApaIとMluIの同時消化を行い、反応混液をアガロースゲル電気泳動した。目的とする方向に挿入された場合、366および219bp、逆方向に挿入された場合、334および251bpの断片が生じる。また、NruIで消化した場合、目的とする方向に挿入された場合573bp、逆方向に挿入された場合、533bpの断片が生じる。さらに、DraIとKpnIで同時消化した場合、目的とする方向にloxPが1つ挿入された場合320bp、2つ挿入された場合、384bpの断片が生じる。これら3種の条件をすべて満たす、すなわち、目的とする方向にloxPが1つ挿入された目的のプラスミドpA2L60X99(図4)を取得した。
【0088】
▲4▼ pA2L3L6099の作製(XbaI部位へのloxPの挿入)
pULL2r(20μg)をXhoI(100unit)を含む反応系100μl中で切断した後、熱処理(70℃、15分間)によりXhoIを失活させた。続いてKlenow酵素(宝酒造製)8unitを含む反応系において両末端を平滑化し、その後フェノール:クロロホルム(1:1)処理を施した後、エタノール沈澱した。沈澱物を遠心分離により取得し、TE30μlに溶解した。これの全量と5’末端リン酸化SpeIリンカー(宝酒造製)0.4μg、ATPおよびT4DNAリガーゼを含む反応液(最終容量50μl)中で一晩結合させ、70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた。さらに、SpeI(54unit)を加え消化した後、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、loxPを含む64bpのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収した。
【0089】
一方、pA2L60X99(10μg)を、XbaI(100unit)を含む反応系50μlにおいて切断した後、反応混液をアガロースゲル電気泳動し、23.8kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNAを回収した。このDNA断片0.5μgと前述のloxPを含む64bpのDNA断片0.005μg、ATPおよびT4DNAリガーゼを含む反応液(最終容量16μl)中で一晩結合させた。これに5倍希釈したTE14μlを加え、70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた。次いでこれの1/4量に20unitのXbaIを添加し(最終容量20μl)、セルフアニーリングにより生じた環状のpA2L60X99を切断した。この反応混液10μlを用いて大腸菌DH5αを形質転換し、得られた形質転換体からプラスミドDNAを調製した。
【0090】
挿入されたloxPの方向を確認するため、BglIIとMluIの同時消化を行い、反応混液をアガロースゲル電気泳動した。目的とする方向に挿入された場合、366および503bp、逆方向に挿入された場合、398および471bpの断片が生じる。また、ApaIとMluIで同時消化した場合、目的とする方向に挿入された場合660bp、逆方向に挿入された場合、628bpの断片が生じる。EcoNIとMluIで消化した場合、目的とする方向に挿入された場合311bp、逆方向に挿入された場合、343bpの断片が生じる。さらに、HpaIとSacIで同時消化した場合、目的とする方向にloxPが1つ挿入された場合397bp、2つ挿入された場合、461bpの断片が生じる。これら4種の条件をすべて満たす、すなわち、目的とする方向にloxPが1つ挿入された目的のプラスミドpA2L3L6099(図5)を取得した。
【0091】
▲5▼ pAdex2L3LCAwtの作製
pAdex1CAwt(10μg)を、Csp45I(40unit)を含む反応系100μl中で切断し、次いで、同反応液中にBamHI(30unit)、さらにEcoRI(40unit)を順次添加した。21kbのDNA断片を含むゲルを切り出し、電気泳動によりゲルからDNA断片を回収した。なお、Csp451およびEcoRIによる切断は21kbのBamHIDNA断片を回収する際、他の断片が混入するのを防ぐためである。
【0092】
pA2L3L6099(5μg)を、BamHI(30unit)を含む反応系50μl中で切断した後フェノール:クロロホルム(1:1)処理を施し、水層をTEで平衡化したSephadexG25によりゲル濾過した。回収したDNA断片0.5μgと前述の21kbのDNA断片0.5μg、ATPおよびT4DNAリガーゼを含む反応液(最終容量18μl)中で一晩結合させた。70℃で10分間インキュベートすることによりリガーゼを熱失活させた後、1μlをイン・ビトロ・パッケージングに用いた。
【0093】
即ち、ラムダ・イン・ビトロ・パッケージングキットであるギガバックXL(Stratagene社製)を1/4スケールで用い、残りは−80℃に凍結した。ギガバックXLは42kb以下のコスミドのパッケージ効率が低いのでインサートが入って大きくなったコスミドをある程度選択することができる。本実験では、10個のコロニーを拾えば大半はインサートを含んでおり、目的のクローン(ウイルスゲノムが正しく連結されたクローン)を容易に得ることができた。コスミドの扱い方については、常法(斎藤 泉他、実験医学:7:183-187, 1989)に従って行った。
【0094】
パッケージングされたコスミドを大腸菌DH5α(GibcoBRL)に感染させた。即ち、3枚のAp+ (アンピシリン添加)寒天プレートと5mlのAp+ LB(pool)にそれぞれ1/200量、1/20量、1/2量、残り全量を接種し、一晩培養した。
poolのminiprepDNAを抽出・調製し、制限酵素DraI切断によりインサートがはいったものの割合を調べた。コロニーは丸ごと寒天ごと取り1.5mlのAp+ LBで、一晩培養し、miniprepDNAを調製した。次に、各コロニーから調製したコスミドDNAの構造をDraI切断により確認した。目的とする方向に挿入された場合891bp、逆方向に挿入された場合1.4kbの断片を生じる。これにより目的とするカセットコスミドpAdex2L3LCAwtを取得した。
【0095】
実施例3
(アデノウイルスDNA−末端蛋白複合体(Ad5 dlX DNA−TPCおよびAdex1CANLacZ DNA−TPC)の調製)
▲1▼ アデノウイルスDNAとしては、Ad5 dlX(I. Saito et al., J.Virology, vol.54, 711-719 (1985))またはAdex1CANLacZを用いる。Ad5 dlXをHeLa細胞(Roux 10本分)にまたAdex1CANLacZを293細胞にそれぞれ感染させ、培養を行った。
即ち、Ad5−dlXまたはAdex1CANLacZのウイルス液(〜109 PFU/ml)を0.2ml/Roux感染させ、3日後に、はがれた細胞を遠心分離により集めた。アデノウイルス粒子のほとんどはメディウム中ではなく細胞の核内にいるので感染細胞からウイルスを精製できる利点がある。(以下の操作は非無菌的に行う。)
【0096】
▲2▼ 得られた細胞をTris−HCl(pH8.0)に懸濁し、密封型ソニケーターを用いて細胞を破砕し、ウイルスを細胞内から放出させた。
▲3▼ 得られた破砕物を遠心分離により沈澱を除いた後、超遠心分離機 SW28チューブに塩化セシウム溶液(比重1.43)を入れ、その上に上清を重層し、クッション遠心による濃縮を行った。
【0097】
▲4▼ 界面直下のウイルス層をSW50.1チューブに移した。界面直下のウイルス層は通常目視でき、ウイルス層とその下層の塩化セシウムを5ml採取した。同時にもう一本に塩化セシウム溶液(比重1.34)を満たした。
これらを、35krpm、4℃で一晩超遠心にかけた。次いで、白いウイルスのバンドを分取し、既に勾配ができたチューブに乗せ替えた。さらに、35krpm、4℃4時間以上超遠心にかけた。
【0098】
▲5▼ 白いウイルスのバンドを分取し、等量の8M塩酸グアニジンと室温で混合し、4M塩酸グアニジン飽和塩化セシウムを加えてVTi65チューブに満たした。4M塩酸グアニジンにより、粒子蛋白は変性を受けて解離し、DNA−TPCが放出された。
【0099】
▲6▼ 上記のチューブを、55krpm、15℃で一晩超遠心にかけ、0.2mlずつ分画し、その1μlずつを1μg/mlのエチジウムブロミド水溶液20μlと混合し、蛍光染色することによりDNAの有無を確認する。DNAを含む2〜3フラクションを集めた。
▲7▼ 500mlのTEに一晩透析(2回)し、−80℃に保存した。こうして得られたAd5dlXおよびAdex1CANLacZ DNA−TPCの量をOD260 から通常のDNAと同様に算出した。
▲8▼ 得られたAd5dlXおよびAdex1CANLacZ DNA−TPCを、第3ステップの組換えアデノウイルス作成のため、充分量のAgeIで2時間切断し、Sephadex G25カラムでゲル濾過後、−80℃に保存した。
【0100】
なお、DNA−TPCは制限酵素による切断、透析、ゲル濾過はできるが電気泳動・フェノール処理・エタノール沈澱はできない。濃縮法は塩化セシウム平衡遠心しかないのでなるべく濃厚状態に保った。10Rouxの感染細胞から約300μg程度のDNA−TPCを得ることができた。
▲9▼ 一部を分取し、泳動用BPB bufferを10μl加えた後に、1μlのプロテイナーゼK(10mg/ml)を加えて37℃で10分間反応させて末端蛋白を消化した。フェノール抽出し、上清をアガロースゲル電気泳動で分離し、完全切断を確認した。
AgeI切断DNA−TPC中の制限酵素bufferを、遠心ゲル濾過によって除いた後、分注し−80℃に保存した。
【0101】
実施例4
(loxP挿入組み換えアデノウイルス(Ad5dlX2L3LまたはAdex2L3LCANLacZ)の作製)
なお、NLacZは大腸菌LacZ遺伝子のN末端にSV40の核移行シグナルを付加したものである。
▲1▼ 10%FCS添加DMEで培養した293細胞の6cm、10cmシャーレ各1枚用意した。
▲2▼ 発現ユニットを組み込んだloxPを挿入したコスミドpAdex2L3LCAwt DNAの8μgとAgeIで切断したAd5dlX DNA−TPCまたはAgeIで切断したAdex1CANLacZ DNA−TPCの1μgを混合し、セルフェクト(ファルマシア製)キットを用いて、6cmシャーレ1枚にリン酸カルシウム法でトランスフェクションを行った。6cmシャーレのメディウムの上から混合液を滴下し、培養を続けた。
一晩培養(約16時間)し、午前中に培養液を交換し、夕方、コラーゲンコート96穴3枚(原液・10倍希釈・100倍希釈)に、5%FCS添加DMEを用い、各ウエル当たり0.1mlでまき直した。細胞数が各プレートで大きく違わないように、希釈2枚分には10cmシャーレの293細胞を1/3ずつ混ぜて播いた。
【0102】
▲3▼ 3〜4日後と8〜10日後に、各ウエルに50μlの10%FCS添加DMEを加えた。293細胞がやせてきたら早めに加えた。
ウイルスが増殖し細胞が死滅したウエルが7〜20日の間に現れた。ウエルの細胞が完全に死滅するごとに滅菌パスツールピペットで培養液(死細胞ごと)を滅菌した1.5mlチューブに無菌的に移して、ドライアイスで急凍して−80℃に保存した。
▲4▼ 15〜25日で判定は終了した。比較的遅く細胞が死んだウエルから回収した培養液チューブを約10個選び、超音波破砕後、5000rpm10分遠心分離して得られた上清を1次ウイルス液(first seed)として−80℃に保存した。
早めにウイルス増殖が起こったウエルは複数のウイルス株の混合感染の可能性が高いからである。
【0103】
▲5▼ 24穴プレートに293細胞を用意し、5%FCS−DME(0.4ml/ウエル)と1次ウイルス液10μlをそれぞれ2ウエルずつ添加した。
▲6▼ 約3日で細胞が完全に死滅したら、1ウエルは1次ウイルス液作製と同様に超音波破砕と遠心分離で上清を得、これを2次ウイルス液(second seed) として−80℃に保存した。他の1ウエルの死滅した細胞を5000rpmで5分間遠心し、上清を捨てて細胞だけを−80℃に保存した(セルパック)。10種類のウイルス株のセルパックが集まったら以下の方法で感染細胞の全DNAを抽出した。セルパックには、400μlのcell DNA用TNE (50mM Tris-HCl pH7.5, 100mM NaCl, 10mM EDTA)、4μlのproteinaseK (10mg/ml) および4μlの10%SDSを加えた。
【0104】
▲7▼ 50℃で1時間処理した後、フェノール・クロロホルム抽出2回、クロロホルム抽出2回、ついでエタノール沈澱により得られた核酸をRNaseを20μg/ml含む50μlのTEに溶かした。
その15μlを発現ユニットを切断する酵素の中で認識配列にCGを含む酵素であるXhoIで切断し、発現コスミドカセットのXhoI切断と共に、15cm位の長さのアガロースゲルで一晩電気泳動を行い、パターンを比較した。XhoIは挿入したloxP配列内に認識部位があるので、loxPが2個挿入された切断パターンを示すクローンを選択する。説明できないバンドが薄く見えるクローンは、欠失のあるウイルスとの混合の可能性があるので廃棄した。
【0105】
実施例5
(E2A遺伝子欠損アデノウイルスの作製と構造確認)
組み換えアデノウイルスAdex2L3LCANLacZおよびAdex1CANCreをそれぞれmoi=10および3で293細胞に感染させ、培養を行った。なお、NCreは、NLacZと同様、SV40の核移行シグナルをCreのN末端に付加したものである。
4日目に細胞を回収し、前述の方法によりDNAを調製した。loxPで挟まれた領域(E2A遺伝子を含む)が切り出された構造を有するAdexd123CANLacZの生成を2つの方法で確認した。
【0106】
1.SmaI消化
SmaI消化の後、ゲル電気泳動した結果、loxPで挟まれた領域が切り出されて生じる4.7kbの断片が認められた。このバンドとAdex2L3LCANLacZ、Adex1CANCre、およびAdexd123CANLacZにおいて共通して見られる4.45kbのバンドの濃さの比較から、回収した組換えアデノウイルス中の約30%がAdexd123CANLacZであることが分かった。
【0107】
2.PCRによる確認
調製したDNA0.1ngをテンプレートとし、下記の条件でPCRを行い、生成物をアガロースゲル電気泳動により分析した。用いたプライマーは、下記に示すオリゴヌクレオチド(1)(配列番号:5)、オリゴヌクレオチド(2)(配列番号:6)、オリゴヌクレオチド(3)(配列番号:7)およびオリゴヌクレオチド(4)(配列番号:8)である。
Figure 0003770333
PCR反応液組成(総容量20μl)
Tris・HCl(pH8.3) 10 mM
KCl 50 mM
MgCl2 1.5mM
dNTP mixture 0.2mM
プライマー 各0.2μM
テンプレートDNA 0.1ng
Taq polymerase 0.5unit
PCR反応条件
二本鎖解離 : 95℃ 1.5分
アニーリング: 64℃ 1.0分
伸長反応 : 70℃ 1.0分
反応サイクル: 30回
その結果を図6に示す。
プライマーとして(1)と(4)を用いた場合、393bpと推定されるバンドが検出され、E2A遺伝子が欠失したAdexd123CANLacZの存在が明らかとなった(図6、レーン1)。
また、(2)と(3)を用いた場合、221bpと推定されるバンドが検出され、Cre遺伝子産物により切り出された環状のE2A遺伝子の存在が裏付けられた(図6、レーン2)。
以上、1および2の結果から、Adex2L3LCANLacZからloxPではさまれた領域(E2A遺伝子を含む)が除去されたAdexd123CANLacZの生成が明らかになった。
【0108】
参考例1
<リコンビナーゼCre遺伝子およびCAGプロモーターを有する組換えアデノウイルスベクターの作製>
(1)リコンビナーゼCre遺伝子発現用カセットコスミドの作製
▲1▼ リコンビナーゼCre遺伝子を含む大腸菌ファージP1DNA(ATCC11303−B23)をテンプレートとし、5’−プライマーとして下記の(配列番号:9)のオリゴヌクレオチドを、3’−プライマーとして下記の(配列番号:10)のオリゴヌクレオチドを、耐熱性ポリメラーゼとしてNEB社製のVentR を用い、以下の条件でPCR反応を行い、生成物をアガロースゲル電気泳動にかけ、約1kbのバンドを切り出し、リコンビナーゼCre遺伝子を含む約1kbのDNA断片を得た。
Figure 0003770333
(下線部分は、制限酵素の認識部位である。)
【0109】
PCR反応条件
緩衝液: 10mMのKCl、20mMのTris−HCl(pH8.8)、10mMの(NH4 2 SO4 、2mMのMgSO4 、0.1%のTriton X−100(NEB社添付の緩衝液を使用)
耐熱性ポリメラーゼ: 2ユニット
dNTP: 400μM
プライマー: 1μM
P1ファージDNA: 1ng
2本鎖解離温度: 95℃ 1.5分間
アニーリング温度: 60℃ 1.5分間
伸長反応温度: 74℃ 2.0分間
反応サイクル: 20回
【0110】
この断片およびpUC19(宝酒造製)をそれぞれ制限酵素PstI(宝酒造製)およびXbaI(宝酒造製)により同時消化したのち、回収し、モル比が約3:1になるように混合し、T4DNAリガーゼ(宝酒造製)を用いてligation反応を行った。さらに、この反応混液を用いて大腸菌JM109株(ATCC53323)を形質転換した。アンピシリン(100μg/ml)を添加したLB寒天プレートから形質転換株を拾い、リコンビナーゼCre遺伝子を含むプラスミドpUCCreを得た。
【0111】
次に、CAGプロモーターを含むカセットコスミドpAdex1CAwtをSwaIで切断したもの1μgと、pUCCreをPstIおよびXbaIにより同時消化し、さらにKlenow酵素(宝酒造製)により両端を平滑化して得た約1kbの断片0.1μgとを混合した。
【0112】
▲2▼ 次に、混合液にエタノールを加えてコスミドを沈澱させた。沈澱物を遠心分離により取得し、10mMトリス−塩酸(pH7.5)に1mMのEDTAを添加した溶液(TE)の5倍希釈液に溶解した。
▲3▼ 得られたコスミドをリガーゼ反応buffer中でATP,T4DNAリガーゼを加え、最終容量7μlで一晩結合させた。ついで滅菌水、SwaI反応bufferを加えて48μlとしてから70℃10分でリガーゼを熱失活させた。
この際、プラズミドと異なり、コスミドでは、環状ではなく直鎖状タンデムに結合した巨大分子が効率よくパッケージされる。
【0113】
▲4▼ 2μlのSwaI(Boehringer製)を加え、25℃で1時間切断した。
SwaI切断を行う意味は、カセットコスミドが発現ユニットをくわえ込むことなく再結合するとSwal認識配列が再生されるため、このステップで発現ユニットの組み込まれていないコスミドを再切断し、コロニーを作らなくするためである。この方法はインサートをもつカセットコスミドだけを選択する強力な方法である。
▲5▼ 常法(Molecular Cloning vol.3 E.34)に従い、カセットコスミドのフェノール抽出、遠心分離、ついでゲル濾過を行った。
▲6▼ 再度、Swal切断を行った。即ち、SwaI反応buffer中、5μlのSwaIを加え、25℃で2時間切断した。その理由は上記の通りである。
【0114】
▲7▼ 得られたコスミドの1μlについてイン・ビトロ・パッケージングを行った。
即ち、ラムダ・イン・ビトロ・パッケージングキットであるギガバックXL(Stratagene製)を1/4スケールで用い、残りは−80℃に凍結した。ギガバックXLは42kb以下のコスミドのパッケージ効率が低いのでインサートが入って大きくなったコスミドをある程度選択することができる。本実験では、10個のコロニーを拾えば大半はインサートを含んでおり、目的の向き(左向き)のクローンを容易に得ることができた。
コスミドの扱い方については、常法(斎藤 泉他、実験医学:7:183-187, 1989)に従って行った。
【0115】
▲8▼ パッケージングされたコスミドを大腸菌DH1(ATCC33849)に感染させた。
即ち、3枚のAp+ (アンピシリン添加)寒天プレートと5mlのAp+ LB(pool)にそれぞれ1/200量、1/20量、1/2量、残り全量を接種し、一晩培養した。
poolのminiprepDNAを抽出・調製し、全酵素切断によりインサートが入ったものの割合を調べた。コロニーは丸ごと寒天ごと取り1.5mlのAp+ LBで、一晩培養し、miniprepDNAを調製した。
▲9▼ 次に、制限酵素切断により、発現ユニットの向きと構造を確認した。
なお、NruIとリガーゼを用いて、発現単位を含むが大部分のアデノウイルスDNAを欠失したプラスミドを作製し、DNAを調製して、cDNAクローン化の最終確認をした。
【0116】
(2)アデノウイルスDNA−末端蛋白複合体(Ad5 dlX DNA−TPC)の調製
▲1▼ アデノウイルスDNAとしては、Ad5 dlX(I. Saito et al., J.Virology, vol.54, 711-719 (1985))を用いた。Ad5 dlXを293細胞(Roux 10本分)に感染させ、培養を行った。
即ち、Ad5−dlXのウイルス液(〜109 PFU/ml)を0.2ml/Roux感染させ、3日後に、はがれた細胞を1500rpm、5分にて遠心分離して集めた。アデノウイルス粒子のほとんどはメディウム中ではなく細胞の核内にいるので感染細胞からウイルスを精製できる利点がある。(以下の操作は非無菌的に行った。)
【0117】
▲2▼ 得られた細胞を10mMのTris−HCl(pH8.0)の20mlに懸濁し、密封型ソニケーターを用い、200W、2分(30秒×4)で細胞を破砕し、ウイルスを細胞内から放出させた。
ウイルスを細胞内から放出させるには5ml以下なら凍結融解5回でもよいが、それ以上の容量ではソニケーターが便利である。ただし、必ず密封型(専用カップのあるもの)を用いる。通常の投げ込み型は、たとえ安全キャビネットの中でも危険性がある。
【0118】
▲3▼ 得られた破砕物を遠心分離(10krpm、10分)により沈澱を除いた後、超遠心機 SW28チューブに15mlの塩化セシウム溶液(比重1.43)を入れ、その上に上清を重層し、クッション遠心(25krpm、1時間、4℃)による濃縮を行った。
▲4▼ 界面直下のウイルス層をSW50.1チューブに移した。界面直下のウイルス層は通常目視でき、ウイルス層とその下層の塩化セシウムを5ml採取した。同時にもう一本に塩化セシウム溶液(比重1.34)を満たした。
これらを、35krpm、4℃で一晩超遠心にかけた。次いで、白いウイルスのバンドを分取し、既に勾配ができたチューブに乗せ替えた。さらに、35krpm、4℃4時間以上超遠心にかけた。
【0119】
▲5▼ 白いウイルスのバンドを分取し、等量の8M塩酸グアニジンと室温で混合し、4M塩酸グアニジン飽和塩化セシウムを加えてVTi65チューブに満たした。4M塩酸グアニジンにより、粒子蛋白は変性を受けて解離し、DNA−TPCが放出された。エチジウムブロミドは後で除く方法が確立されていないため利用できなかった。
【0120】
▲6▼ 上記のチューブを、55krpm、15℃で一晩超遠心にかけ、0.2mlずつ分画し、その1μlずつを1μg/mlのエチジウムブロミド水溶液20μlと混合し、蛍光染色することによりDNAの有無を確認した。DNAを含む2〜3フラクションを集めた。
▲7▼ 500mlのTEに一晩透析(2回)し、−80℃に保存した。こうして得られたAd5dlX DNA−TPCの量をOD260 から通常のDNAと同様に算出した。
【0121】
▲8▼ 得られたAd5d1X DNA−TPCを、第3ステップの組換えアデノウイルス作成のため、充分量のEcoT22Iで2時間切断した後、−80℃に保存した。
【0122】
なお、DNA−TPCは制限酵素による切断、透析、ゲル濾過はできるが電気泳動・フェノール処理・エタノール沈澱はできなかった。濃縮法は塩化セシウム平衡遠心しかないのでなるべく濃厚状態に保った。10Rouxの感染細胞から約300μg程度のDNA−TPCを得ることができた。
▲9▼ 一部を分取し、泳動用BPB bufferを10μl加えた後に、1μlのプロテイナーゼK(10mg/ml)を加えて37℃で10分間反応させて末端蛋白を消化した。フェノール抽出し、上清をアガロースゲル電気泳動で分離し、完全切断を確認した。
EcoT22I切断DNA−TPC中の制限酵素bufferを、遠心ゲル濾過によって除いた後、分注し−80℃に保存した。
【0123】
(3)組換えウイルスの分離と高力価ウイルス液の作製
▲1▼ 10%FCS添加DMEで培養した293細胞の6cm、10cmシャーレ各1枚用意した。
▲2▼ 発現ユニットを組み込んだpAdex1w DNAの8μg(3〜9μgが適当である)とEcoT22Iで切断したAd5dlX DNA−TPCの1μgを混合し、セルフェクト(ファルマシア製)キットを用いて、6cmシャーレ1枚にリン酸カルシウム法でトランスフェクションを行った。6cmシャーレのメディウムの上から混合液を滴下し、培養を続けた。
一晩培養(約16時間)し、午前中に培養液を交換し、夕方、コラーゲンコート96穴3枚(原液・10倍希釈・100倍希釈)に、5%FCS添加DMEを用い、各ウエル当たり0.1mlでまき直した。細胞数が各プレートで大きく違わないように、希釈2枚分には10cmシャーレの293細胞を1/3ずつ混ぜて播いた。
【0124】
▲3▼ 3〜4日後と8〜10日後に、各ウエルに50μlの5%FCS添加DMEを加えた。293細胞がやせてきたら早めに加えた。
ウイルスが増殖し細胞が死滅したウエルが7〜15日の間に現れた。ウエルの細胞が完全に死滅するごとに滅菌パスツールピペットで培養液(死細胞ごと)を滅菌した1.5mlチューブに無菌的に移して、ドライアイスで急凍して−80℃に保存した。
▲4▼ 15〜18日で判定は終了した。比較的遅く細胞が死んだウエルから回収した培養液チューブを約10個選び、凍結融解6回後、5krpm10分遠心して得られた上清を1次ウイルス液(first seed)として−80℃に保存した。
早めにウイルス増殖が起こったウエルは複数のウイルス株の混合感染の可能性が高いからである。
【0125】
▲5▼ 24穴プレートに293細胞を用意し、5%FCS−DME(0.4ml/ウエル)と1次ウイルス液10μlをそれぞれ2ウエルずつ添加した。
▲6▼ 約3日で細胞が完全に死滅したら、1ウエルは1次ウイルス液作製と同様に6回の凍結融解と遠心で上清を得、これを2次ウイルス液(second seed) として−80℃に保存した。2次ウイルス液の力価は107 〜108 PFU/ml程度であった。他の1ウエルの死滅した細胞を5krpmで5分間遠心し、上清を捨てて細胞だけを−80℃に保存した(セルパック)。10種類のウイルス株のセルパックが集まったら以下の方法で感染細胞の全DNAを抽出した。セルパックには、400μlのcell DNA用TNE (50mM Tris-HCl pH7.5, 100mM NaCl, 10mM EDTA)、4μlのproteinaseK (10mg/ml) および4μlの10%SDSを加えた。
【0126】
▲7▼ 50℃で1時間処理した後、フェノール・クロロホルム抽出2回、クロロホルム抽出2回、ついでエタノール沈澱により得られた核酸をRNaseを20μg/ml含む50μlのTEに溶かした。
その15μlを発現ユニットを切断する酵素の中で認識配列にCGを含む酵素であるXhoIで切断し、発現コスミドカセットのXhoI切断と共に、15cm位の長さのアガロースゲルで一晩電気泳動を行い、パターンを比較した。発現ユニット内の切断点からアデノウイルスゲノムの左端までのバンドが正確に出現しているものを選択した。また、説明できないバンドが薄く見えるクローンは、欠失のあるウイルスとの混合の可能性があるので廃棄した。
アデノウイルスDNAは細胞あたり10,000コピーに増殖するので、細胞DNAと一緒に全DNAを抽出し制限酵素切断によりウイルスDNAのバンドをみることができる。Xholなどのように認識配列にCGを含む酵素は、細胞DNAを切断しないので、パターンが見やすい。これ以外の酵素を用いるときは、非感染293細胞DNAをコントロールにおくことが必要であった。(ヒト細胞の反復配列由来のバンドが出現した)。
【0127】
▲8▼ Xhol切断で同定された目的のウイルス株の2次ウイルス液の0.1mlを、コラーゲンコートした150cm2 ボトル(培地は25ml)の293細胞へ感染させた。
3日後に細胞が死滅したら、死細胞ごと25mlの培地を無菌的に密閉型ソニケーター200w最高出力2分(30秒×4回)で破砕してウイルスを遊離させた。
3krpm、4℃で10分間遠心して沈澱を除去し、5ml凍結用チューブに2mlずつ13本に分注し、ドライアイスで急凍して−80℃に保存し、3次ウイルス液を調製した。3次ウイルス液は本発明の組換えアデノウイルスを含む液であり、109 PFU/ml程度の高力価のものであった。
なお、3次ウイルス液5μlを24穴プレートの293細胞1ウエルに感染し、増殖したウイルスDNAの酵素切断パターンを上記の方法で確認した。もし、欠失ウイルスあるいは親ウイルスとの混合物であることが疑われたら、2次ウイルス液の段階で既にわずかに混在していた欠失ウイルスが増殖が早いため見えてきた可能性があるので、全ての3次シードを廃棄して、別の2次ウイルス液から改めてやり直すか、その1次ウイルス液から限界希釈法により、目的のウイルスを純化した。
【0128】
【発明の効果】
本発明により、広範な動物細胞に外来遺伝子を安定な形で導入することのできる組換えDNAウイルスを提供することができる。また、本発明はこの組換えDNAウイルスの簡易な製造方法を提供する。特に、本発明の組換えアデノウイルスは遺伝病の治療に有用である。
【0129】
【配列表】
Figure 0003770333
【0130】
Figure 0003770333
【0131】
Figure 0003770333
【0132】
Figure 0003770333
【0133】
Figure 0003770333
【0134】
Figure 0003770333
【0135】
Figure 0003770333
【0136】
Figure 0003770333
【0137】
Figure 0003770333
【0138】
Figure 0003770333
【0139】
Figure 0003770333
【0140】
Figure 0003770333

【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、コスミドpAdex1cwの構造を示す概念図である。
【図2】図2は、コスミドpAdex1CAwtの構造を示す概念図である。
【図3】図3は、プラスミドpA60X99の構造を示す概念図である。
【図4】図4は、プラスミドpA2L60X99の構造を示す概念図である。
【図5】図5は、プラスミドpA2L3L6099の構造を示す概念図である。
【図6】図6は、組換えアデノウイルスAdex2L3LCANLacZおよびAdex1CANCreを293細胞に共感染させた後に回収した細胞からDNAを抽出し、これをテンプレートとしてPCRを行った結果を示す図である。レーン1はプライマー(1)と(4)を用いた場合、レーン2はプライマー(2)と(3)を用いた場合の電気泳動図をそれぞれ示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a recombinant DNA virus for animal cell infection and a method for producing the same. Furthermore, the present invention relates to a recombinant DNA virus vector containing a DNA sequence encoding a recombinase recognition sequence used for the production of the recombinant DNA virus.
[0002]
[Prior art / problems to be solved by the invention]
In the past, retroviruses have been often used as viral vectors for gene transfer, but this virus can be introduced only into dividing cells and integrated into the host cell chromosomes, making it particularly safe for gene therapy. There is a problem from the viewpoint of safety and its application range is considered to be limited.
Adenovirus vectors have the advantage of showing nearly 100% introduction efficiency in various animal cultured cells, not having a mechanism of positive chromosome integration unlike retroviruses, and being able to introduce genes even in resting cells. The application range as a vector for exogenous gene transfer experiments is extremely wide, and it is thought that it will be established as one of the main technologies of gene therapy in the near future.
[0003]
The use of adenovirus vectors is rapidly spreading as one of gene therapy techniques and in terms of expression studies in highly differentiated cells such as the nervous system. As a gene therapy technique, research has been energetically promoted as a so-called in vivo gene therapy method that directly compensates for a deficient gene in living cells that have a function by directly administering it to an already constructed and functioning tissue. ing. As for cystic fibrosis, five groups in the United States have already received experimental treatment for patients, and they are actively researching for muscular dystrophy, familial hypercholesterolemia, brain tumors, etc. . On the other hand, adenoviral vectors can also introduce genes into resting cells, and primary cultures and experiments on gene introduction into individual animals have attracted attention as methods for introducing genes into differentiated cells, particularly the nervous system. Based on the above, adenovirus vectors can be used not only for gene therapy introduction into many differentiated and undifferentiated cells including the nervous system, but also for gene expression by direct injection / administration to individual animals. The application of is expected.
[0004]
However, unlike retroviruses, adenoviruses do not have an active mechanism of chromosomal integration, so expression is transient. The period is from 1 to 2 weeks and at most about 2 months. Therefore, when it is necessary to continue the therapeutic effect, it is desirable that the adenovirus is stably present in the cell for as long as possible, and continues to produce the expression product of the foreign gene inserted into the adenovirus. Recently, it has been found that the presence of the E2A gene region of the adenovirus genome has an adverse effect on the intracellular stability of adenovirus.
Accordingly, an object of the present invention is to construct a recombinant adenoviral vector system in which an adenoviral vector introduced into an animal cell exists more stably in the cell and can continue to produce a foreign gene product. Furthermore, it is to provide such a system for gene therapy.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present inventors have intensively studied to solve the above problems, and have found that a region into which foreign nucleotides can be introduced exists between the adenovirus E2A gene region and the L3 gene region. A foreign nucleotide can be directly introduced into this region by a conventional method, but a foreign linker may be introduced after a necessary restriction enzyme site is introduced once by introducing a suitable linker. The foreign nucleotide may be a foreign gene that encodes a polypeptide that is desired to be expressed in an animal cell after infection, and the foreign nucleotide directly serves as a substrate for an enzyme that coexists in the cell. There may be.
Furthermore, the present inventors introduced a recombinase recognition sequence as an exogenous nucleotide into the above region so that it can be used in combination with a recombinant DNA virus vector for infection of animal cells into which a recombinase gene that can be expressed in animal cells is inserted. It was found that an adenovirus vector system capable of deleting the E2A gene region of the adenovirus genome in animal cells can be constructed as a DNA virus vector for animal cell infection.
[0006]
Here, recombinase is a specific DNA recombination enzyme that recognizes a specific DNA sequence consisting of several tens of bases, and performs the entire process of DNA cutting, strand exchange and binding between these sequences. Therefore, when a recombinant adenoviral vector expressing this enzyme and a recombinant adenoviral vector having two copies of this recognition sequence in the same direction on both sides of the E2A gene region are prepared and co-infected with both cells, The recombinase causes a rearrangement between two recognition sequences, and the sandwiched portion is cut out as a circular molecule. Therefore, it can be expected that the adenoviral vector lacking the E2A gene region thus obtained is significantly more stable than the adenoviral vector containing the E2A gene region, and can be used advantageously for gene therapy.
[0007]
However, conventionally, it has been known that a foreign DNA sequence can be introduced into the right side of the E2A gene region (see FIG. 1), that is, into the E3 region. It was not known. The present inventors have now found that there is a site where a foreign DNA sequence can be introduced between the stop codon of the E2A gene and the stop codon of the L3 gene. Thus, it was revealed for the first time that a recombinase recognition sequence can be introduced across the E2A gene region while maintaining the function of adenovirus growth without impairing the function of the E2A gene.
The present invention has been completed by further research based on this knowledge.
[0008]
  That is, the gist of the present invention is that between the stop codon of the E2A gene and the stop codon of the L3 gene,Recombinase recognition sequenceThe present invention relates to a recombinant adenovirus for animal cell infection, characterized in that is inserted.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in detail below.
The DNA virus vector for animal cell infection in the present invention can be used without particular limitation as long as it is a vector derived from a DNA virus that can exist only outside the chromosome after infection in the cell, such as adenovirus. it can. For example, an adenovirus vector, a vaccinia virus vector, a papopavirus vector, etc. are mentioned. Hereinafter, the present invention will be described using an adenovirus vector as a suitable example of a DNA virus vector for animal cell infection having a recombinase gene or a recombinase recognition sequence.
[0010]
The adenovirus used in the present invention has an animal as a natural host, and a human adenovirus having a human as a host is particularly preferably used. The genome of a human adenovirus is a double-stranded linear DNA of about 36 kbp, which has an inverted repeat base sequence consisting of approximately 100 bp at both ends of the DNA strand, and an E2B gene product at the 5 ′ end of both ends of the DNA strand. It has a unique structure in which the cut 55k protein is covalently bonded.
[0011]
The adenovirus genome used in the present invention preferably lacks the E1 gene region, particularly the E1A gene region. This is because the E1A gene region involved in adenovirus cell canceration activity is deleted, thereby detoxifying adenovirus and expressing only foreign gene sequences incorporated into the genome. Although it is not always necessary to delete the entire E1A gene region, the object can be achieved by removing, for example, 1.3 to 9.3% of fragments.
Further, the adenovirus genome used in the present invention may be deleted from the E3 gene region. In particular, those obtained by deleting 79.6-84.8% of the E3 gene region are preferable. This is because it is unnecessary for adenovirus replication.
Therefore, it has the feature that it cannot grow in host cells except for human embryonic kidney-derived cell lines (293 cells) that continuously express E1A and E1B genes.
[0012]
However, when actually administered to humans or animals, a protein having the same function as the E1A protein is present in the cells, and thus the adenovirus protein is slightly expressed. This has been shown to cause cellular immunity, and cells carrying viral DNA are attacked and eliminated. This is why the gene expression by the currently used E1A and E1B deficient adenovirus vectors is short-lived. In order to prevent this, it has been clarified by Yang et al. That the deletion of the function of the E2A gene is effective (Nature Genetics, vol. 7, 362-369, 1993). This uses a temperature-sensitive E2A gene mutant, but when administered to an animal, the functional expression of the E2A gene is suppressed, but the functional expression cannot be completely stopped. As a means of completely stopping the functional expression of the E2A gene, it is conceivable to delete the E2A gene region. However, since the E2A gene product is essential for the replication of the adenovirus genome, the adenovirus itself lacking the E2A gene It cannot grow even in 293 cells.
The present invention co-infects an animal culture cell with a recombinant adenovirus in which recombinase recognition sequences are arranged at both ends of the E2A gene and an adenovirus for recombinase expression, and the E2A gene-deficient infectious virus particle is expressed by the recombinase expressed in the cell. Is to produce. A sufficient amount of the E2A gene product is supplemented at least from an adenovirus for recombinase expression. Since the obtained E2A gene-deficient virus has no expression of the E2A gene, there is no doubt that the expression period of the target gene is greatly extended.
[0013]
The recombinase recognition sequence is inserted at the right side of the E2A gene region on the right side, but the left side of the E2A gene region is between the E2A gene stop codon and the L3 gene stop codon. Thus, a site that does not inhibit the growth of the resulting recombinant adenovirus is selected. If the E2A gene region or the L3 gene region is partially deleted or the poly A addition signal region is partially deleted, the resulting recombinant adenovirus is inhibited from growing, which is not preferable.
[0014]
Examples of promoters used in the present invention include animal virus gene promoters and animal cell gene promoters. Examples of the former include SV40 gene promoter, adenovirus major late gene promoter, and the like. Examples of the latter include thymidine kinase gene promoter, metallothionein gene promoter, immunoglobulin gene promoter, and the like. However, the CAG promoter is particularly advantageously used in the present invention. This promoter is a hybrid promoter comprising a cytomegalovirus enhancer, a chicken β-actin promoter, a rabbit β globin splicing acceptor and a poly β sequence derived from rabbit β globin. It is disclosed. The preparation is carried out by cutting out with the restriction enzymes SalI and HindIII from pCAGGS described in the publication (JP-A-3-16887, page 13, line 20 to page 20, line 14 and page 22, line 1 to page 25, line 6). Can be used in the present invention.
[0015]
The recombinase used in the present invention is a specific DNA recombination enzyme, which recognizes a specific base sequence and performs the entire process of DNA cleavage, strand exchange and binding between the sequences. Such enzymes include those encoded by E. coli bacteriophage P1 (recombinase Cre). This is the case with loxP in bacteriophage P1 (Abremski et al., J. Biol. Chem. 1984, 1509-1514; and Hoess et al., P.N.A.S., 1984,81, 1026-1029) The sequence is used as a substrate. That is, the loxP sequence is a recognition sequence for recombinase Cre. Other recombinases include recombinases encoded by the FLP gene derived from the yeast 2μ plasmid (James R. Broarch et al., Cell,29227-234). Furthermore, the thing derived from the pSR1 plasmid of Tigosaccharomyces louii can also be used. It is encoded by the R gene (Matsuzaki et al., Molecular and Cellular Biology,8955-962 (1988)). Among these, the recombinase of bacteriophage P1 is particularly suitable for the present invention.
[0016]
In the case of the recombinase gene, for example, in the case of the recombinase Cre gene, the portion encoding the recombinase gene of the DNA of bacteriophage P1 can be amplified using the polymerase chain reaction (PCR) method and used in the present invention. Other recombinase genes can be similarly prepared using the PCR method. The primer used in this case is selected so that the entire sequence of the recombinase gene is covered, and for the convenience of construction of the recombinant adenovirus vector, an appropriate restriction enzyme cleavage sequence is added to the outside of each primer. Is preferably used.
[0017]
The recombinase recognition sequence (substrate sequence) is several tens of bp, for example, the loxP sequence is 34 bp, and the base sequences are all known (Abremski et al., J. Biol. Chem. 1984, 1509). -1514; and Hoess et al., PNAS, 1984,81, 1026-1029), which can be used in the present invention after being chemically synthesized by a conventional method.
[0018]
The poly A sequence used in the present invention is not particularly limited, but those derived from rabbit β globin are particularly preferred.
[0019]
In the present invention, when the recombinase gene is incorporated into an adenovirus vector, it is preferable to incorporate a nuclear translocation signal sequence at the same time. For example, the nuclear translocation signal of SV40 can be used. This is because the recombinase expressed in the cytoplasm of the infected cell by the adenovirus vector needs to move into the nucleus in order to act on the adenovirus vector having the recognition sequence, and the nuclear translocation signal sequence promotes this ( Daniel Kalderon et al., Cell.39499-509 (1984)).
[0020]
The foreign gene used in the present invention is not particularly limited as long as it is a gene that can be expressed by the above-mentioned hybrid promoter (CAG promoter) or other promoters. Normal gene sequence corresponding to the defective gene (for example, adenosine deaminase, dystrophin, low density lipoprotein receptor, α-1 antitrypsin, blood coagulation factor 8, blood coagulation factor 9, galactosidase α or β), cytokines ( For example, interleukin-1-12, interferon-α, β or γ, tumor necrosis factor-α or β, granulocyte colony stimulating factor, granulocyte macrophage colony stimulating factor, erythropoietin, growth hormone, insulin, insulin-like growth hormone), Nerve Nutritional factors, non-self antigen genes (eg, allo HLA (HLA-B7)), nucleotide sequences encoding viral antigens, etc., tumor suppressor genes (eg, p53, RB, WT-1, NM23, NF-1), cancer Examples include antisense sequences such as Ras, which are genes, or suicide genes such as thymidine kinase and cytosine deaminase.
[0021]
The promoter, foreign gene and poly A sequence incorporated in the recombinant adenovirus vector of the present invention may be oriented in this order from the upstream or in the reverse order.
[0022]
Next, a method for producing the recombinant adenovirus of the present invention will be described.
(1) First, a method for producing a recombinant adenoviral vector having two recombinase recognition sequences facing in the same direction on both sides of the E2A gene region, a promoter, a foreign gene, and a poly A sequence will be described. For convenience, recombinase Cre is used as the recombinase, loxP is used as the recognition sequence, the CAG promoter is used as the promoter and polyA sequence, and the LacZ gene is used as the foreign gene. A substantially similar approach can be utilized when using sequences, promoters and poly A sequences.
[0023]
(A) (Construction of pAdexlCAwt)
(1) Construction of plasmid pCMwCH31 containing CAG promoter
A plasmid pCAGGS (Niwa et al., Gene, 108, 193-200 (1990)) containing a CAG promoter is digested with EcoRI, then blunted with Klenow enzyme, and subjected to a ligase reaction with a SwaI linker. Next, the obtained plasmid is cleaved with SalI, smoothed with Klenow enzyme, and subjected to ligase reaction with ClaI linker. Further, the obtained plasmid is cleaved with PstI, smoothed with Klenow enzyme, and subjected to ligase reaction with XhoI linker to obtain plasmid pCMwCH31 containing CAG promoter.
The disappearance of the original restriction enzyme site and the insertion of each linker are confirmed by agarose gel electrophoresis after each restriction enzyme cleavage.
[0024]
(2) Construction of pAdex1c
Example 1 (2) Constructed by the method described in (i) to (vi). The outline is as follows.
A plasmid (pUAF0-17D) containing 17% of the left end of the adenovirus genome from which the E1 gene region was deleted (pUAF0-17D), a fragment obtained by ligating a BamH linker to type 5 adenovirus DNA and then digesting with HindIII (2.8 kb, adeno A plasmid (pUAF0-8) obtained by inserting into pUC19 (equivalent to 8% of the left end of the viral genome), and a 3.4 kb fragment obtained by digesting adenoviral DNA with HindIII (8- 17%) is inserted into the HindIII site of pUC19 to prepare a plasmid (pUAF8-17), followed by a 454 bp BamHI-ClaI fragment derived from pUAF0-8 and a 2.9 kb HindIII derived from pUAF8-17. -ClaI hula And pUAF0-17D is obtained by inserting into the BamHI / HindIII site of pUC19.
[0025]
Furthermore, type 5 adenovirus DNA is digested with Bst1107 and EcoRI to obtain a 21.6 kb fragment. In addition, an EcoRI-SalI fragment (6.5 kb) of pX2W derived from the adenovirus genome is prepared.
On the other hand, charomid 9-11 (I. Saito & G. Stark, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 83, p8664-8668, 1986) was digested with Asp718 and BamHI, blunted with Klenow enzyme, and self-treated. Ligate. A BamHI linker is then inserted into the EcoRI site to prepare the shalomid chdRBR7-11.
[0026]
The above-described BamHI-Bst1107 fragment (2.9 kb) of pUAF0-17D, Bst1107-EcoRI fragment (21.6 kb) of adenovirus genome and EcoRI-SwaI fragment (6.5 kb) of pX2W were digested with EcoRI and Ecl36I chdRBR7- 11 and ligate. Thereafter, it is packaged in vitro and infected with DH5α. A transformant having the desired fragment is isolated and named pAdex1c.
[0027]
(3) Construction of cassette cosmid pAdex1cw
After mixing with pAdex1c cleaved with ClaI and recovered by ethanol precipitation, the following synthetic linker (1) (SEQ ID NO: 2) subjected to 5′-terminal phosphorylation (including SwaI, ClaI, SalI and NruI sites) was mixed, Binding overnight in a reaction solution containing ATP, T4 DNA ligase. The ligase is heat-inactivated and then digested with SwaI. This cleavage is carried out in order to obtain a cosmid having a structure in which only one linker is inserted by cutting out a SwaI fragment from a plurality of linkers inserted. Next, the reaction solution is subjected to Spun column (manufactured by Pharmacia) to remove a small fragment derived from the linker, followed by ligation with T4 DNA ligase and circularization by self-annealing. Subsequently, in vitro packaging is performed, and the structure of cosmid DNA prepared from each colony is confirmed by simultaneous digestion with BamHI and NruI. When inserted in the target direction, a fragment of 483 bp is generated, and when inserted in the reverse direction, a fragment of 464 bp is generated. The target cassette cosmid pAdex1cw (FIG. 1) is obtained by this confirmation.
Synthetic linker
Figure 0003770333
[0028]
(4) Construction of cassette cosmid pAdexlpCAw
The plasmid pCMwCH31 constructed in {circle around (1)} is co-digested with HindIII and ClaI, blunted with Klenow enzyme, and ligated with a PmeI linker subjected to 5 ′ end phosphorylation. The ligase is heat inactivated and then digested with Psp1406I. This cleavage is performed in order to obtain a fragment having a structure in which a Psp1406I fragment is excised from the one in which a plurality of linkers are inserted, and one linker is linked to each end of the DNA fragment. Thereafter, the reaction solution is subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 2.3 kb DNA fragment is cut out, and the DNA fragment is recovered from the gel by electrophoresis. Next, pAdexlcw is cleaved with ClaI, and then the resulting small fragment is removed with Spun column (Pharmacia) and the aforementioned 2.3 kb DNA fragment is ligated with T4 DNA ligase. After heat inactivating the ligase, ClaI is added to cleave the cyclic cosmid generated by self-annealing. Then used for in vitro packaging.
Furthermore, the structure of cosmid DNA prepared from each colony is confirmed by simultaneous digestion with BamHI and XhoI. When inserted in the target direction, 483 bp and 4.8 kb are generated, and when inserted in the reverse direction, 2.7 and 2.5 kb fragments are generated. The target cassette cosmid pAdexlpCAw is obtained by this confirmation.
[0029]
(5) Construction of cassette cosmid pAdexlCAwt (Cell engineering, Vol.13, No.8, P759)
The following synthetic linker (2) (SEQ ID NO: 3) obtained by cleaving with SwaI and then recovered by ethanol precipitation and subjected to 5′-terminal phosphorylation (including ClaI, XbaI, SpeI, PacI, SwaI and ClaI sites) Are mixed together overnight in a reaction solution containing ATP and T4 DNA ligase. After heat-inactivating the ligase, PacI (20 units) is added and reacted. This cleavage is carried out in order to obtain a cosmid having a structure in which only one linker is inserted by cutting out a PacI fragment from a plurality of linkers inserted. Next, the reaction solution is subjected to Spun column (manufactured by Pharmacia) to remove a small fragment derived from the linker, and then allowed to bind overnight in a reaction solution containing T4 DNA ligase, followed by circularization by self-annealing. Ligase is heat-inactivated and used for in vitro packaging. Next, the structure of cosmid DNA prepared from each colony is confirmed by simultaneous digestion with XbaI and XhoI. When inserted in the target direction, a fragment of 552 bp is generated, and when inserted in the reverse direction, a fragment of 568 bp is generated. By confirming this, the target cassette cosmid pAdexlCAwt (FIG. 2) is obtained.
Synthetic linker structure
Figure 0003770333
[0030]
(B) (Construction of loxP-inserted cosmid 1)
Preparation of pAdex2L3LCAwt
(1) Preparation of pA60X99X
After cutting pAdexlCAwt with BamHI, BamHI is deactivated by heat treatment. Then, bind overnight with T4 DNA ligase. Subsequently, Escherichia coli DH5α (manufactured by GIBCO BRL) is transformed using this reaction mixture, and plasmid DNA is prepared from the obtained transformant to obtain the target plasmid pA60X99X.
[0031]
(2) Construction of pA60X99 (removal of XbaI site other than adenovirus)
pA60X99X was treated with XbaI, the reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 23.8 kb DNA fragment cleaved at only one of the two XbaI sites was excised, and the DNA fragment was recovered from the gel by electrophoresis To do. Next, this fragment is blunted at both ends with Klenow enzyme (Takara Shuzo) and ligated overnight with T4 DNA ligase. Next, E. coli DH5α is transformed using this reaction mixture, and plasmid DNA is prepared from the obtained transformant. These plasmid DNAs are co-digested with BsrGI and XbaI to obtain a 6.2 kb fragment, plasmid pA60X99 (FIG. 3).
[0032]
(3) Construction of pA2L60X99 (insertion of loxP into BsrGI site)
After cutting pULL2r with Xhol, both ends are smoothed with Klenow enzyme (Takara Shuzo). Thereafter, phenol: chloroform (1: 1) treatment is performed, followed by ethanol precipitation. The precipitate is obtained by centrifugation and dissolved in 60 μl TE. This is ligated overnight in a ligase reaction solution (final volume 50 μl) containing 5′-terminal phosphorylated KpnI linker (Takara Shuzo), ATP and T4 DNA ligase. Next, it digests with Asp718 (made by Boehringer). The reaction mixture is subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 64 bp DNA fragment containing loxP is cut out, and the DNA fragment is recovered from the gel by electrophoresis.
[0033]
In addition, said pULL2r is prepared as follows. pUC119 (manufactured by Takara Shuzo) was cleaved with the restriction enzyme Ecl136II, treated with alkaline phosphatase, and then the MloI site and the XhoI site at the ends, which were combined with each other and contained a loxP sequence designed to generate an NruI site. A ligation reaction with the synthetic DNA fragment (SEQ ID NO: 4) is performed to obtain a plasmid pULL2r in which two of the synthetic DNA fragments are inserted.
Figure 0003770333
(The underlined sequence is the loxP site.)
[0034]
On the other hand, plasmid pA60X99 (10 μg) was cleaved in 50 μl of a reaction system containing BsrGI (50 units), the reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 23.8 kb DNA fragment was excised, and DNA was extracted from the gel by electrophoresis. Collect the fragments. This DNA fragment is allowed to bind overnight in a ligase reaction solution containing a 64 bp DNA fragment containing loxP, ATP and T4 DNA ligase. Sterile water and a BsrGI reaction buffer are added thereto, and the ligase is heat-inactivated by incubating at 70 ° C. for 10 minutes, and then treated with BsrGI to cleave the cyclic pA60X99 produced by self-annealing. Next, 10 μl of this reaction mixture is used to transform E. coli DH5α, and plasmid DNA is prepared from the resulting transformant.
[0035]
In order to confirm the direction of the inserted loxP, ApaI and MluI are simultaneously digested, and the reaction mixture is subjected to agarose gel electrophoresis. When inserted in the intended direction, 366 and 219 bp fragments are generated, and when inserted in the reverse direction, 334 and 251 bp fragments are generated. In addition, when digested with NruI, a fragment of 573 bp is generated when inserted in the intended direction, and a fragment of 533 bp is generated when inserted in the reverse direction. Furthermore, when co-digested with DraI and KpnI, a fragment of 384 bp is generated when one loxP is inserted in the target direction and 320 bp is inserted when two are inserted. A target plasmid pA2L60X99 (FIG. 4) in which all these three conditions are satisfied, that is, one loxP is inserted in the target direction is obtained.
[0036]
(4) Construction of pA2L3L6099 (insertion of loxP into XbaI site)
After cleaving pULL2r in 100 μl of a reaction system containing XhoI, both ends are smoothed with Klenow enzyme (Takara Shuzo). Subsequently, after phenol: chloroform (1: 1) treatment, ethanol precipitation is performed. The precipitate is obtained by centrifugation and dissolved in TE. This is ligated overnight in a reaction solution containing a 5'-terminal phosphorylated SpeI linker (Takara Shuzo), ATP and T4 DNA ligase. Furthermore, after digesting with SpeI, the reaction mixture is subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 64 bp DNA fragment containing loxP is excised, and the DNA fragment is recovered from the gel by electrophoresis.
[0037]
On the other hand, after cutting pA2L60X99 with XbaI, the reaction mixture is subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 23.8 kb DNA fragment is cut out, and DNA is recovered from the gel by electrophoresis. This DNA fragment is bound overnight in a reaction solution containing a 64 bp DNA fragment containing loxP, ATP and T4 DNA ligase. The ligase is heat-inactivated and then treated with XbaI to cleave the cyclic pA2L60X99 produced by self-annealing. Using this reaction mixture, E. coli DH5α is transformed, and plasmid DNA is prepared from the resulting transformant.
[0038]
In order to confirm the direction of the inserted loxP, BglII and MluI are simultaneously digested, and the reaction mixture is subjected to agarose gel electrophoresis. When inserted in the intended direction, 366 and 503 bp fragments are generated, and when inserted in the reverse direction, 398 and 471 bp fragments are generated. When ApaI and MluI are digested simultaneously, a fragment of 660 bp is generated when inserted in the target direction, and a fragment of 628 bp is generated when inserted in the reverse direction. When digested with EcoNI and MluI, a fragment of 311 bp is generated when inserted in the target direction and 343 bp when inserted in the reverse direction. Further, when digested simultaneously with HpaI and SacI, a fragment of 397 bp is generated when one loxP is inserted in the target direction, and a 461 bp fragment is generated when two are inserted. A target plasmid pA2L3L6099 (FIG. 5) in which all these four conditions are satisfied, that is, one loxP is inserted in the target direction is obtained.
[0039]
(5) Production of pAdex2L3LCAwt
pAdex1CAwt is cleaved with Csp45I (manufactured by Toyobo), then cleaved with BamHI and EcoRI in the same reaction solution, and then checked by agarose gel electrophoresis. A gel containing a 21 kb DNA fragment is cut out, and the DNA fragment is recovered from the gel by electrophoresis. The cleavage with Csp451 and EcoRI is for preventing contamination of other fragments when recovering the 21 kb BamHI DNA fragment.
[0040]
After cutting pA2L3L6099 with BamHI, it is treated with phenol: chloroform (1: 1), and the aqueous layer is subjected to gel filtration with Sephadex G25 equilibrated with TE. The recovered DNA fragment is bound overnight in a reaction solution containing the 21 kb DNA fragment, ATP and T4 DNA ligase. The ligase is heat inactivated and then used for in vitro packaging.
[0041]
That is, Gigaback XL (manufactured by Stratagene), which is a lambda in vitro packaging kit, is used, and the rest is frozen at -80 ° C. Since GIGABACK XL has a low packaging efficiency for cosmids of 42 kb or less, it can be selected to some extent from cosmids that have grown with inserts. In the present invention, if 10 colonies are picked up, most of them contain an insert, and the target clone (a clone in which the virus genome is correctly linked) can be easily obtained. The cosmid is handled according to the conventional method (Izumi Saito et al., Experimental Medicine: 7: 183-187, 1989).
[0042]
The packaged cosmid is infected with E. coli DH5α (GibcoBRL). That is, Ap+(Ampicillin added) Agar plate and Ap+LB (pool) is inoculated at various concentrations and cultured overnight. Pool miniprep DNA is extracted and prepared, and the ratio of inserts inserted by digestion with restriction enzyme DraI is examined. Take the whole colony with agar+Incubate overnight in LB to prepare miniprep DNA. Next, the structure of cosmid DNA prepared from each colony is confirmed by DraI digestion. When inserted in the target direction, 891 bp is generated, and when inserted in the reverse direction, a 1.4 kb fragment is generated. Thereby, the target cassette cosmid pAdex2L3LCAwt is obtained.
[0043]
(C) (Construction of loxP-inserted cosmid 2)
Preparation of pAdex2LA3LCAwt
(1) Production of pUCA6065
pA60X99 is cleaved with BamHI and PstI, the reaction mixture is subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 1.7 kb DNA fragment containing the BsrGI site is excised, and the DNA fragment is recovered from the gel by electrophoresis. In the same manner, pUC19 is cleaved with BamHI and PstI to recover a 2.7 kb fragment. Next, both fragments are added to a ligase reaction buffer, and ATP and T4 DNA ligase are further added and allowed to bind overnight. The reaction mixture is then used to transform E. coli DH5α, and plasmid DNA is prepared from the resulting transformant to obtain the desired plasmid pUCA6065.
[0044]
(2) Production of p2LA6065
pUCA6065 is cut with BamHI and AflIII to prepare a 780 bp fragment, and the same plasmid is cut with BamHI and BsrGI to prepare a 3.6 kb fragment. These both fragments and the following linker DNA (SEQ ID NO: 11) containing the loxP sequence are mixed and added to the ligase reaction buffer, and further ATP and T4 DNA ligase are added and allowed to bind overnight. Next, using this reaction mixture, E. coli DH5α is transformed, plasmid DNA is prepared from the obtained transformant, and the target plasmid p2LA6065 into which one linker DNA has been inserted is obtained.
Figure 0003770333
[0045]
(3) Preparation of pA2LA3L6099
p2LA6065 is cut with BamHI and SfiI (or BglI) to prepare a 1.5 kb fragment. PA2L3L6099 is cleaved with BamHI and SfiI to prepare a fragment of about 22 kb. Next, both fragments are added to a ligase reaction buffer, and ATP and T4 DNA ligase are further added and allowed to bind overnight. The reaction mixture is then used to transform E. coli DH5α, and plasmid DNA is prepared from the resulting transformant to obtain the desired plasmid pA2LA3L6099.
[0046]
(4) Preparation of pAdex2LA3LCAwt
pAdex2LA3LCAwt is prepared from pA2LA3L6099 and pAdexlCAwt by the same operation as in (5) in the production of pAdex2L3LCAwt.
[0047]
(D) (construction of loxP insertion cosmid 3)
Production of pAdex2LD3LCAwt
(1) Production of pHSGA6065
pA60X99 is cleaved with BamHI and PstI, the reaction mixture is subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 1.7 kb DNA fragment containing the BsrGI site is excised, and the DNA fragment is recovered from the gel by electrophoresis. pHSG299 (Takara Shuzo) is cleaved with BamHI and PstI, and a 2.7 kb fragment is recovered by the same operation. Next, both fragments are added to a ligase reaction buffer, and ATP and T4 DNA ligase are further added and allowed to bind overnight. The reaction mixture is then used to transform E. coli DH5α, and plasmid DNA is prepared from the resulting transformant to obtain the desired plasmid pHSGA6065.
[0048]
(2) Production of p2LD6065
pHSGA6065 was cut with BsrGI and DraI to prepare a 4.4 kb fragment, this was mixed with the following linker DNA (SEQ ID NO: 12) containing the loxP sequence, added to the ligase reaction buffer, and further ATP and T4 DNA ligase were added. Add and bind overnight. The reaction mixture is then used to transform E. coli DH5α, and plasmid DNA is prepared from the resulting transformant to obtain the desired plasmid p2LD6065 into which one linker DNA has been inserted.
Figure 0003770333
[0049]
(3) Production of pA2LD3L6099
p2LD6065 is cleaved with BamHI and SfiI (or BglI) to prepare a 1.5 kb fragment. PA2L3L6099 is cleaved with BamHI and SfiI to prepare a fragment of about 22 kb. Next, both fragments are added to a ligase reaction buffer, and ATP and T4 DNA ligase are further added and allowed to bind overnight. Next, E. coli DH5α is transformed using this reaction mixture, and plasmid DNA is prepared from the resulting transformant to obtain the desired plasmid pA2LD3L6099.
[0050]
(4) Preparation of pAdex2LD3LCAwt
The pAdex2LD3LCAwt is produced from pA2LD3L6099 and pAdexlCAwt by the same operation as in (5) in the production of pAdex2L3LCAwt.
[0051]
(E) Preparation of adenovirus DNA-terminal protein complexes (Ad5 dlX DNA-TPC and Adex1CANLacZ DNA-TPC)
(1) As adenovirus DNA, Ad5 dlX (I. Saito et al., J. Virology, vol. 54, 711-719 (1985)) or Adex1CANLacZ is used. Ad5 dlX is infected with HeLa cells (for 10 Roux) and dex1CANLacZ is infected with 293 cells, respectively, and cultured.
That is, a virus solution of Ad5-dlX or Adex1CANLacZ (-109PFU / ml) is infected with 0.2 ml / Roux, and after 3 days, detached cells are collected by centrifugation. Most of the adenovirus particles are in the cell nucleus, not in the medium, which has the advantage that the virus can be purified from infected cells. (The following operations are performed aseptically.)
[0052]
{Circle around (2)} The obtained cells are suspended in Tris-HCl (pH 8.0), the cells are disrupted using a sealed sonicator, and the virus is released from the cells.
(3) After removing the precipitate from the resulting crushed material by centrifugation, put the cesium chloride solution (specific gravity 1.43) into the ultracentrifuge SW28 tube, overlay the supernatant on it, and concentrate by cushion centrifugation I do.
(4) Transfer the virus layer just below the interface to the SW50.1 tube. The virus layer just below the interface is usually visible, and 5 ml of the virus layer and the cesium chloride below it are collected. At the same time, the other is filled with a cesium chloride solution (specific gravity 1.34).
These were ultracentrifuged overnight at 35 krpm and 4 ° C. Next, the white virus band is separated and transferred to a tube with a gradient. Furthermore, it is subjected to ultracentrifugation at 35 krpm, 4 ° C. for 4 hours or more.
[0053]
(5) Separate a white virus band, mix with an equal amount of 8M guanidine hydrochloride at room temperature, add 4M guanidine saturated cesium chloride and fill into a VTi65 tube. With 4M guanidine hydrochloride, the particle protein is denatured and dissociated, and DNA-TPC is released.
[0054]
(6) The above tube was ultracentrifuged at 55 krpm and 15 ° C. overnight, fractionated by 0.2 ml, 1 μl of each was mixed with 20 μl of 1 μg / ml ethidium bromide aqueous solution, and the DNA was stained by fluorescence staining. Check for presence. Collect 2-3 fractions containing DNA.
(7) Dialyzed overnight (twice) in 500 ml of TE and stored at -80 ° C. The amount of Ad5dlX DNA-TPC or dex1CANLacZ DNA-TPC thus obtained is OD260To calculate in the same manner as normal DNA.
(8) The resulting Ad5dlX DNA-TPC or Adex1CANLacZDNA-TPC was cleaved with a sufficient amount of AgeI for 2 hours to prepare a loxP-inserted recombinant adenovirus in the next step, and subjected to gel filtration with a Sephadex G25 column. Store at ℃.
[0055]
(F) Production of loxP-inserted recombinant adenovirus
NLacZ is obtained by adding a nuclear translocation signal of SV40 to the N-terminus of the E. coli LacZ gene.
{Circle around (1)} Prepare one each of 6cm and 10cm dishes of 293 cells cultured in DME supplemented with 10% FCS.
(2) -1. (Production of Ad5dlX2L3L or Adex2L3LCANLacZ)
8 μg of the cosmid pAdex2L3LCAwt DNA into which loxP incorporating the expression unit was inserted and 1 μg of Ad5dlX DNA-TPC or AgeI-cleaved Adex1CANLacZ DNA-TPC cleaved with AgeI were mixed using a Cellfect (Pharmacia) kit. One sheet is transfected by the calcium phosphate method. The mixed solution is dropped from above the medium of 6 cm petri dish and the culture is continued.
Incubate overnight (about 16 hours), change the culture medium in the morning, and in the evening, add 3% collagen-coated 96-wells (stock solution, 10-fold dilution, 100-fold dilution) to each well using 5% FCS-added DME. Re-roll with 0.1 ml. In order to prevent the number of cells from greatly differing between each plate, 293 cells of 10 cm dishes are mixed and spread on the two dilutions.
[0056]
(2) -2. (Production of Ad5dlX2LA3L or Addex2LA3LCANLacZ)
8 μg of cosmid pAdex2LA3LCAwt DNA into which loxP incorporating an expression unit was inserted and 1 μg of Ad5dlX DNA-TPC or AgeI-cleaved Adex1CANLacZ DNA-TPC cleaved with AgeI were mixed using a Cellfect (Pharmacia) kit. One sheet is transfected by the calcium phosphate method. The mixed solution is dropped from above the medium of 6 cm petri dish and the culture is continued.
Incubate overnight (about 16 hours), change the culture medium in the morning, and in the evening, add 3% collagen-coated 96-wells (stock solution, 10-fold dilution, 100-fold dilution) to each well using 5% FCS-added DME. Re-roll with 0.1 ml. In order to prevent the number of cells from greatly differing between each plate, 293 cells of 10 cm dishes are mixed and spread on the two dilutions.
[0057]
(2) -3. (Production of Ad5dlX2LD3L or Addex2LD3LCANLacZ)
8 μg of cosmid pAdex2LD3LCAwt DNA into which loxP incorporating an expression unit was inserted and 1 μg of Ad5dlX DNA-TPC or AgeI cleaved with AgeI were mixed with 6 μl of Cellfect (Pharmacia) kit. One sheet is transfected by the calcium phosphate method. The mixed solution is dropped from above the medium of 6 cm petri dish and the culture is continued.
Incubate overnight (about 16 hours), change the culture medium in the morning, and in the evening, add 3% collagen-coated 96-wells (stock solution, 10-fold dilution, 100-fold dilution) to each well using 5% FCS-added DME. Re-roll with 0.1 ml. In order to prevent the number of cells from greatly differing between each plate, 293 cells of 10 cm dishes are mixed and spread on the two dilutions.
[0058]
(3) After 3 to 4 days and 8 to 10 days, add 50 μl of 10% FCS-added DME to each well. Add 293 cells as soon as they thin.
Wells in which the virus has grown and the cells have died appear between 7 and 20 days. Each time the cells in the well are completely killed, the culture solution (every dead cell) is aseptically transferred to a sterile 1.5 ml tube with a sterile Pasteur pipette, snap frozen with dry ice and stored at -80 ° C.
(4) The determination is completed in 15 to 25 days. About 10 culture solution tubes collected from wells where cells died relatively slowly are selected, and after sonication, the supernatant obtained by centrifugation at 5000 rpm for 10 minutes is stored at −80 ° C. as the first virus solution (first seed). . This is because a well in which virus propagation has occurred earlier is likely to be a mixed infection of a plurality of virus strains.
[0059]
(5) Prepare 293 cells in a 24-well plate, and add 2% each of 5% FCS-DME (0.4 ml / well) and primary virus solution (10 μl).
(6) When the cells are completely killed in about 3 days, a supernatant is obtained by sonication and centrifugation in the same manner as in the preparation of the primary virus solution, and this is used as a secondary virus solution (second seed) at -80. Store at ℃. The other 1-well dead cells are centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes, the supernatant is discarded, and only the cells are stored at −80 ° C. (cell pack). When cell packs of 10 virus strains are collected, the total DNA of infected cells is extracted by the following method. To the cell pack, 400 μl of TNE for cell DNA (50 mM Tris-HCl pH 7.5, 100 mM NaCl, 10 mM EDTA), 4 μl of proteinase K (10 mg / ml) and 4 μl of 10% SDS are added.
[0060]
(7) After treatment at 50 ° C. for 1 hour, the nucleic acid obtained by phenol / chloroform extraction twice, chloroform extraction twice, and ethanol precipitation is dissolved in 50 μl of TE containing 20 μg / ml of RNase. 15 μl of the expression unit was cleaved with XhoI, an enzyme containing CG as a recognition sequence among the enzymes that cleave the expression unit, and the electrophoresis was performed overnight on an agarose gel with a length of about 15 cm along with XhoI cleavage of the expression cosmid cassette. Compare patterns. Since XhoI has a recognition site in the inserted loxP sequence, a clone showing a cleavage pattern in which two loxPs are inserted is selected. Discard the clones where the unexplainable bands appear thin because they may be mixed with the virus with the deletion.
[0061]
Using the obtained loxP-inserted recombinant adenoviruses Ad5dlX2L3L, Ad5dlX2LA3L, Ad5dlX2LD3L, etc. and a cosmid containing the target foreign gene expression unit, a known recombinant adenovirus production method such as the COS-TPC method (“Experimental Medicine Separate Volume” The recombinant adenovirus in which the target foreign gene expression unit and loxP are inserted can be prepared according to BioManual Series 4, Gene Introduction and Expression / Analysis Method, pages 43 to 58).
[0062]
(G) Preparation and structure confirmation of E2A gene-deficient adenovirus
Recombinant adenoviruses Adex2L3LCANLacZ and Adex1CANCre are infected with 293 cells at moi = 10 and 3, respectively, and cultured. On day 4, cells are collected and DNA is prepared by the method described above. The generation of dexdl23CANLacZ having a structure in which the region sandwiched by loxP (including the E2A gene) is cut out is confirmed by two methods.
Note that the structure of dex2LA3LCANLacZ and dex2LD3LCANLacZ can be confirmed by the same operation.
[0063]
1. SmaI digestion
As a result of gel electrophoresis after SmaI digestion, a 4.7 kb fragment produced by cutting out the region sandwiched by loxP is observed. A comparison of the density of this band and the 4.45 kb band commonly found in Adex2L3LCANLacZ, Adex1CANCre, and Adexdl23CANLacZ reveals about what percentage of the recovered recombinant adenovirus is Adexdl23CANLacZ.
[0064]
2. Confirmation by PCR
PCR is performed under normal conditions using 0.1 ng of the prepared DNA as a template, and the product is analyzed by agarose gel electrophoresis. The primers used are the oligonucleotide (1) (SEQ ID NO: 5), oligonucleotide (2) (SEQ ID NO: 6), oligonucleotide (3) (SEQ ID NO: 7) and oligonucleotide (4) (sequence) shown below. Number: 8) is preferred.
Figure 0003770333
The PCR reaction solution composition was 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl in 10 mM Tris.HCl (pH 8.3).2, 0.2 mM dNTP mixture and each 0.2 μM primer, 0.1 ng template DNA and 0.5 unit Taq polymerase are preferred.
As a preferable example of PCR reaction conditions, double-strand dissociation is 1.5 minutes at 95 ° C., annealing is 1.0 minute at 64 ° C., extension reaction is 1.0 minute at 70 ° C., and 30 reaction cycles. is there.
When (1) and (4) were used as primers, a band estimated to be 393 bp was detected, revealing the presence of dexdl23CANLacZ from which the E2A gene was deleted, and when using (2) and (3) A band estimated to be 221 bp was detected, supporting the presence of the circular E2A gene excised by the Cre gene product, and the generation of dexdl23CANLacZ in which the region (including E2A gene) cleaved by loxP was excised from Adex2L3LCANLacZ It becomes clear (FIG. 6).
[0065]
(2) Next, a method for producing a recombinant adenovirus vector having a promoter, a recombinase gene and a poly A sequence will be described.
Hereinafter, the case where the recombinase Cre gene is used as the recombinase gene will be described, but the same applies to other recombinase genes.
[0066]
(1) Recombinase Cre gene prepared by PCR and plasmid pUC19 (Takara Shuzo) were digested with restriction enzymes PstI (Takara Shuzo) and XbaI (Takara Shuzo), respectively, mixed and ligated to incorporate the recombinase Cre gene. Plasmid pUCCre is obtained.
(2) Cassette cosmid pAdex1CAwt containing CAG promoter was treated with restriction enzyme SwaI (Boehringer) and pUCCre was digested with restriction enzymes PstI (Takara Shuzo) and XbaI (Takara Shuzo) and then Klenow enzyme (Takara Shuzo) And mix with smoothed ends. Next, the cassette cosmid is precipitated and ligated with T4 DNA ligase to obtain a cassette cosmid incorporating the recombinase Cre gene.
[0067]
When using a promoter other than the CAG promoter, first, the E3 region (1.9 kb) and the E1A / E1B region (2.9 kb) unnecessary for replication were deleted from the full length of the adenovirus genome (36 kb). A cassette cosmid having a genomic DNA of about 31 kb was prepared. On the other hand, a plasmid containing a promoter to be used, a recombinase Cre gene, and a poly A sequence was prepared and treated with an appropriate restriction enzyme, and E1A / E1B of the adenovirus genome was prepared. A cassette cosmid incorporating a recombinase Cre gene expression unit at the deletion site is obtained.
(3) Next, the obtained cassette cosmid is subjected to in vitro packaging using Gigapack XL (manufactured by Stratagene), which is a lambda in vitro packaging kit.
[0068]
(4) On the other hand, an adenovirus DNA-terminal protein complex (Ad5dlX DNA-TPC) is prepared. As adenovirus DNA, Ad5dlX (I. Saito et al., J. Virology, vol.54, 711-719 (1985)) was used, and Ad5dlX was infected to HeLa cells (for 10 Roux bottles). Do. Viral particles are collected, and DNA-TPC is separated and collected by treatment with guanidine hydrochloride and ultracentrifugation.
The Ad5dlX DNA-TPC thus obtained is treated with a sufficient amount of EcoT22I for the production of the next step of recombinant adenovirus.
[0069]
(5) As the final step, a cassette cosmid incorporating the recombinase Cre gene and Ad5dlX DNA-TPC treated with EcoT22I are mixed, and transfection is carried out by the calcium phosphate method using a Cellfect (Pharmacia) kit. A virus solution is collected from a cell that has been killed due to virus growth to obtain a recombinant adenovirus vector having a promoter, a recombinase gene, and a poly A sequence.
[0070]
The high-titer virus solution of the recombinant adenovirus of the present invention having the target foreign gene expression unit obtained as described above by the method of the present invention and completely lacking the function of the E2A gene is appropriately diluted. And co-infected by local injection (central nervous system, portal vein, etc.), oral (using enteric solvent) administration, respiratory tract administration, transdermal administration, etc., and used for treatment of various diseases including genetic diseases Can do.
[0071]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a reference example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited at all by these Examples.
Unless otherwise specified, various procedures for handling phages, plasmids, DNA, various enzymes, Escherichia coli, cultured cells, etc. in the Examples are described in “Molecular Cloning, A Laboratory Manual, edited by T. Maniatis et al., Second Edition (1989). ), Cold Spring Harbor Laboratory ". DNA restriction enzymes and modification enzymes were purchased from Takara Shuzo, New England Biolabs (NEB), Stratagene, or Boehringer, and used according to the manufacturer's instructions.
[0072]
Example 1 (construction of pAdex1CAwt)
(1) Construction of plasmid pCMwCH31 containing CAG promoter
A plasmid pCAGGS (Niwa et al., Gene, 108, 193-200 (1990)) containing a CAG promoter was digested with EcoRI, then blunted with Klenow enzyme, and subjected to a ligase reaction with a SwaI linker. Next, the obtained plasmid was cleaved with SalI, smoothed with Klenow enzyme, and ligase reaction with ClaI linker was performed. Further, the obtained plasmid was cleaved with PstI, then smoothed with Klenow enzyme, and ligase reaction with XhoI linker was performed. The disappearance of the original restriction enzyme site and the insertion of each linker were confirmed by agarose gel electrophoresis after each restriction enzyme cleavage.
[0073]
(2) Construction of pAdex1c
(I) Preparation of a plasmid (pUAF0-17D) containing 17% of the left end of the adenovirus genome lacking the E1 gene region
The type 5 adenovirus DNA was treated with S1 to make it blunt, and a BamH linker was ligated to the blunt end, followed by HindIII digestion, and the desired fragment (2.8 kb, corresponding to 8% of the left end of the adenovirus genome) was agarose. It was separated and recovered by gel electrophoresis and inserted into the BamHI / HindIII site of pUC19 digested with BamHI / HindIII. The obtained plasmid of interest was named pUAF0-8.
[0074]
(Ii) Adenovirus DNA was digested with HindIII, separated by agarose gel electrophoresis, the desired 3.4 kb fragment (corresponding to 8-17% of the left end of the adenovirus genome) was recovered from the gel, and the HindIII site of pUC19 (Named pUAF8-17).
The base number of pUAF0-8 (the base number here is derived from adenovirus DNA) The 454th PvuII site was converted to a ClaI site using a ClaI linker. This plasmid was digested with BamHI / ClaI, and a 454 bp BamHI-ClaI fragment was recovered by agarose gel electrophoresis.
The BglII site at base number 3328 of pUAF8-17 was converted to a ClaI site using a ClaI linker. This plasmid was digested with HindIII / ClaI, and a 2.9 kb HindIII-ClaI fragment was recovered by agarose gel electrophoresis.
The 454 bp BamHI-ClaI fragment from pUAF0-8 and the 2.9 kb HindIII-ClaI fragment from pUAF8-17 were ligated and inserted into the BamHI / HindIII sites of pUC19. The resulting plasmid was named pUAF0-17D. This plasmid contains 17% of the left end of the adenovirus genome lacking the E1 gene region.
[0075]
(Iii) Preparation of Bst1107-EcoRI fragment (21.6 kb) of adenovirus genome
The type 5 adenovirus DNA was digested with Bst1107 and EcoRI, separated by agarose gel electrophoresis, and the desired 21.6 kb fragment was recovered.
[0076]
(Iv) Preparation of EcoRI-SalI fragment (6.5 kb) of adenovirus genome
The SalI site of pX2S (I. Saito et. al., J. of Virology, vol. 54, p711-719, 1985) was converted to a SwaI site using a SwaI linker (manufacturer name) to obtain pX2W. After digesting pX2W with EcoRI and SwaI and separating by agarose gel electrophoresis, the desired 6.5 kb fragment was recovered.
[0077]
(V) Preparation of Shalomid (chdRBR7-11)
To remove KpnI, SmaI and BamHI from charomid 9-11 (I. Saito & G. Stark, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 83, p8664-8668, 1986), charomid 9-11 was replaced with Asp718 and BamHI. After digestion, smoothing with Klenow enzyme, self-ligation was performed. Using this, it was transformed, and the desired shalomid was isolated and named charomid 6-11. A BamHI linker was inserted into the EcoRI site of charomid 6-11, and the resulting Shalomid was named chdRBR7-11.
[0078]
(Vi) Preparation of pAdex1c
BamHI-Bst1107 fragment (2.9 kb) of pUAF0-17D, Bst1107-EcoRI fragment (21.6 kb) of adenovirus genome and EcoRI-SwaI fragment (6.5 kb) of pX2W digested with EcoRI and Ecl36I and chdRBR7-11 Ligated. Thereafter, in vitro packaging was performed, and E. coli DH5α was infected. A transformant having the desired fragment was isolated and named pAdex1c.
[0079]
(3) Construction of cassette cosmid pAdex1cw
PAdex1c (1 μg) recovered by ethanol precipitation after cleavage with ClaI (20 units) and the following synthetic linker (1) (SEQ ID NO: 2) subjected to 5 ′ terminal phosphorylation 0.01 μg (SwaI, ClaI, SalI, Containing NruI sites) and allowed to bind overnight in a reaction (final volume 18 μl) containing ATP, T4 DNA ligase. After inactivating the ligase by incubating at 70 ° C. for 10 minutes, SwaI (20 units) was added and reacted. This cleavage was performed in order to obtain a cosmid having a structure in which only one linker was inserted by cutting out a SwaI fragment from one in which a plurality of linkers were inserted. Next, the reaction solution is subjected to Spun column (manufactured by Pharmacia) to remove a small fragment derived from the linker, and then bound overnight in a reaction solution containing ATP and T4 DNA ligase (final volume 18 μl), followed by circularization by self-annealing. went. The ligase was heat inactivated by incubating at 70 ° C. for 10 minutes and 1 μl was used for in vitro packaging. Next, the structure of cosmid DNA prepared from each colony was confirmed by simultaneous digestion with BamHI and NruI. When inserted in the target direction, a fragment of 483 bp is generated, and when inserted in the reverse direction, a fragment of 464 bp is generated. By this confirmation, a target cassette cosmid pAdex1cw (FIG. 1) was obtained.
Synthetic linker
Figure 0003770333
[0080]
(4) Construction of cassette cosmid pAdexlpCAw
The plasmid pCMwCH31 constructed in {circle around (1)} was co-digested with HindIII and ClaI, blunted with Klenow enzyme, and subjected to a ligase reaction with a PmeI linker subjected to 5 ′ end phosphorylation. After inactivating the ligase by incubating at 70 ° C. for 10 minutes, Psp1406I was added and allowed to react. This cleavage was performed in order to obtain a fragment having a structure in which a Psp1406I fragment was excised from the one in which a plurality of linkers were inserted, and one linker was linked to each end of the DNA fragment. Thereafter, the reaction solution was subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 2.3 kb DNA fragment was cut out, and the DNA fragment was recovered from the gel by electrophoresis. Next, after cutting pAdexlcw with ClaI and removing the resulting small fragment with Spun column (manufactured by Pharmacia), 1 μg of DNA fragment and 0.1 μg of the above 2.3 kb DNA fragment were reacted with ATP and T4 DNA ligase. Binding overnight in liquid (final volume 18 μl). After inactivating the ligase by incubating at 70 ° C. for 10 minutes, ClaI was added to ¼ volume thereof (final volume 20 μl) to cleave the cyclic cosmid generated by self-annealing. 1 μl was used for in vitro packaging.
Next, the structure of cosmid DNA prepared from each colony was confirmed by simultaneous digestion with BamHI and XhoI. When inserted in the target direction, 483 bp and 4.8 kb are generated, and when inserted in the reverse direction, 2.7 and 2.5 kb fragments are generated. By this confirmation, the target cassette cosmid pAdexlpCAw was obtained.
[0081]
(5) Construction of cassette cosmid pAdexlCAwt (Cell engineering, Vol.13, No.8, P759)
PAdexlpCAw (1 μg) recovered by ethanol precipitation after cutting with SwaI (20 units) and the following synthetic linker (2) (SEQ ID NO: 3) (0.01 μg) (ClaI, XbaI, SpeI, PacI, SwaI, and ClaI sites) were mixed and allowed to bind overnight in a reaction solution (final volume 18 μl) containing ATP, T4 DNA ligase. After inactivating the ligase by incubating at 70 ° C. for 10 minutes, PacI (20 units) was added and reacted. This cleavage was carried out in order to obtain a cosmid having a structure in which only one linker was inserted by cutting out a PacI fragment from one in which a plurality of linkers were inserted. Next, the reaction solution is subjected to Spun column (manufactured by Pharmacia) to remove a small fragment derived from the linker, and then bound overnight in a reaction solution containing ATP and T4 DNA ligase (final volume 18 μl), and circularization by self-annealing is performed. went. 1 μl of heat inactivated ligase by incubating at 70 ° C. for 10 minutes was used for in vitro packaging. Next, the structure of cosmid DNA prepared from each colony was confirmed by simultaneous digestion with XbaI and XhoI. When inserted in the target direction, a fragment of 552 bp is generated, and when inserted in the reverse direction, a fragment of 568 bp is generated. By confirming this, the target cassette cosmid pAdexlCAwt (FIG. 2) was obtained.
Synthetic linker structure
Figure 0003770333
[0082]
Example 2 (construction of loxP insertion cosmid)
(1) Preparation of pA60X99X
After cutting pAdexlCAwt (0.5 μg) in 20 μl of a reaction system containing BamHI (15 units), BamHI was inactivated by heat treatment (70 ° C., 15 minutes). Next, ATP and T4 DNA ligase were added in the ligase reaction buffer using the ¼ volume, and allowed to bind overnight in a final volume of 20 μl. Next, 10 μl of this reaction mixture was used to transform E. coli DH5α, and plasmid DNA was prepared from the resulting transformant to obtain the desired plasmid pA60X99X.
[0083]
(2) Preparation of pA60X99 (removes XbaI sites other than adenovirus) pA60X99X (5 μg) was reacted in 50 μl of a reaction system containing XbaI (10 units) for 5 minutes, and the reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis. A gel containing a 23.8 kb DNA fragment cleaved at only one of the XbaI sites was excised, and the DNA fragment was recovered from the gel by electrophoresis. Next, 0.2 μg of this fragment was reacted in 50 μl of a reaction system containing 5 units of Klenow enzyme (Takara Shuzo Co., Ltd.) to smooth both ends. Further, a reaction solution containing 1/5 of this amount, ATP and T4 DNA ligase (final) Binding overnight in a volume of 20 μl). Next, 10 μl of this reaction mixture was used to transform E. coli DH5α, and plasmid DNA was prepared from the resulting transformant. These plasmid DNAs were co-digested with BsrGI and XbaI, resulting in a 6.2 kb fragment, ie, plasmid pA60X99 (FIG. 3) having the structure of FIG.
[0084]
(3) Construction of pA2L60X99 (insertion of loxP into BsrGI site)
After cutting pULL2r (30 μg) in 125 μl of a reaction system containing Xhol (150 units), XhoI was inactivated by heat treatment (70 ° C., 15 minutes). Subsequently, both ends were blunted in a reaction system containing 12 units of Klenow enzyme (Takara Shuzo), followed by phenol: chloroform (1: 1) treatment and ethanol precipitation. The precipitate was obtained by centrifugation and dissolved in 60 μl of a solution (TE) in which 1 mM EDTA was added to 10 mM Tris-hydrochloric acid (pH 7.5). Next, it was allowed to bind overnight in a ligase reaction solution (final volume 50 μl) containing 1/2 of this amount and 0.2 μg of 5′-terminal phosphorylated KpnI linker (Takara Shuzo), ATP and T4 DNA ligase. Next, the ligase was inactivated by heat treatment (70 ° C., 15 minutes), and then digested in 80 μl of a reaction system containing Asp718 (100 units). The reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 64 bp DNA fragment containing loxP was cut out, and the DNA fragment was recovered from the gel by electrophoresis.
[0085]
In addition, said pULL2r was prepared as follows. pUC119 (manufactured by Takara Shuzo) was cleaved with the restriction enzyme Ecl136II, treated with alkaline phosphatase, and then the MloI site and the XhoI site at the ends, which were combined with each other and contained a loxP sequence designed to generate an NruI site. A ligation reaction with a synthetic DNA fragment (SEQ ID NO: 4) was performed to obtain a plasmid pULL2r in which two of the synthetic DNA fragments were inserted.
Figure 0003770333
(The underlined sequence is the loxP site.)
[0086]
On the other hand, plasmid pA60X99 (10 μg) was cleaved in 50 μl of a reaction system containing BsrGI (50 units), the reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 23.8 kb DNA fragment was excised, and DNA was extracted from the gel by electrophoresis. Fragments were collected. This DNA fragment was bound overnight in a ligase reaction solution (final volume of 25 μl) containing 0.005 μg of the 64 bp DNA fragment containing loxP and ATP and T4 DNA ligase. Sterile water and BsrGI reaction buffer were added to 1/2 volume of this to make 18 μl, and the ligase was heat-inactivated by incubating at 70 ° C. for 10 minutes. Further, 20 units of BsrGI was added (final volume 20 μl) and reacted at 37 ° C. for 1 hour to cleave the cyclic pA60X99 produced by self-annealing. Next, 10 μl of this reaction mixture was used to transform E. coli DH5α, and plasmid DNA was prepared from the resulting transformant.
[0087]
In order to confirm the direction of the inserted loxP, ApaI and MluI were simultaneously digested, and the reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis. When inserted in the intended direction, 366 and 219 bp fragments are generated, and when inserted in the reverse direction, 334 and 251 bp fragments are generated. In addition, when digested with NruI, a fragment of 573 bp is generated when inserted in the intended direction, and a fragment of 533 bp is generated when inserted in the reverse direction. Furthermore, when co-digested with DraI and KpnI, a fragment of 384 bp is generated when one loxP is inserted in the target direction and 320 bp is inserted when two are inserted. The target plasmid pA2L60X99 (FIG. 4) was obtained that satisfied all these three conditions, that is, one loxP inserted in the target direction.
[0088]
(4) Construction of pA2L3L6099 (insertion of loxP into XbaI site)
After cutting pULL2r (20 μg) in 100 μl of a reaction system containing XhoI (100 units), XhoI was inactivated by heat treatment (70 ° C., 15 minutes). Subsequently, both ends were blunted in a reaction system containing 8 units of Klenow enzyme (Takara Shuzo), followed by phenol: chloroform (1: 1) treatment, followed by ethanol precipitation. The precipitate was obtained by centrifugation and dissolved in 30 μl of TE. Ligase was bound overnight in a reaction solution (final volume of 50 μl) containing 0.4 μg of 5′-terminal phosphorylated SpeI linker (Takara Shuzo), ATP and T4 DNA ligase and incubated at 70 ° C. for 10 minutes. Heat inactivated. Furthermore, after digesting with SpeI (54 units), the reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 64 bp DNA fragment containing loxP was excised, and the DNA fragment was recovered from the gel by electrophoresis.
[0089]
On the other hand, pA2L60X99 (10 μg) was cleaved in 50 μl of a reaction system containing XbaI (100 units), the reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis, a gel containing a 23.8 kb DNA fragment was excised, and DNA was extracted from the gel by electrophoresis. It was collected. The DNA fragment was bound overnight in a reaction solution (final volume 16 μl) containing 0.005 μg of the 64 bp DNA fragment containing loxP and ATP and T4 DNA ligase. To this, 14 μl of TE diluted 5 times was added, and the ligase was heat-inactivated by incubating at 70 ° C. for 10 minutes. Next, 20 units of XbaI was added to a quarter of this amount (final volume 20 μl), and the cyclic pA2L60X99 produced by self-annealing was cleaved. Escherichia coli DH5α was transformed with 10 μl of this reaction mixture, and plasmid DNA was prepared from the resulting transformant.
[0090]
In order to confirm the direction of the inserted loxP, BglII and MluI were simultaneously digested, and the reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis. When inserted in the intended direction, 366 and 503 bp fragments are generated, and when inserted in the reverse direction, 398 and 471 bp fragments are generated. When ApaI and MluI are digested simultaneously, a fragment of 660 bp is generated when inserted in the target direction, and a fragment of 628 bp is generated when inserted in the reverse direction. When digested with EcoNI and MluI, a fragment of 311 bp is generated when inserted in the target direction and 343 bp when inserted in the reverse direction. Further, when digested simultaneously with HpaI and SacI, a fragment of 397 bp is generated when one loxP is inserted in the target direction, and a 461 bp fragment is generated when two are inserted. The objective plasmid pA2L3L6099 (FIG. 5) in which all these four conditions were satisfied, ie, one loxP was inserted in the intended direction was obtained.
[0091]
(5) Production of pAdex2L3LCAwt
pAdex1CAwt (10 μg) was cleaved in 100 μl of a reaction system containing Csp45I (40 units), and then BamHI (30 units) and EcoRI (40 units) were sequentially added to the reaction solution. A gel containing a 21 kb DNA fragment was excised and the DNA fragment was recovered from the gel by electrophoresis. The cleavage with Csp451 and EcoRI is for preventing contamination of other fragments when recovering the 21 kb BamHI DNA fragment.
[0092]
pA2L3L6099 (5 μg) was cleaved in 50 μl of a reaction system containing BamHI (30 units), treated with phenol: chloroform (1: 1), and the aqueous layer was subjected to gel filtration with Sephadex G25 equilibrated with TE. The recovered DNA fragment was bound overnight in a reaction solution (final volume of 18 μl) containing 0.5 μg of the 21 kb DNA fragment, ATP and T4 DNA ligase described above. After heat inactivation of the ligase by incubating at 70 ° C. for 10 minutes, 1 μl was used for in vitro packaging.
[0093]
That is, Gigaback XL (manufactured by Stratagene), which is a lambda in vitro packaging kit, was used at ¼ scale, and the rest was frozen at −80 ° C. Since GIGABACK XL has a low packaging efficiency for cosmids of 42 kb or less, it can be selected to some extent from cosmids that have grown with inserts. In this experiment, when 10 colonies were picked up, most of them contained an insert, and the target clone (a clone in which the virus genome was correctly linked) could be easily obtained. The handling of the cosmid was carried out according to a conventional method (Izumi Saito et al., Experimental Medicine: 7: 183-187, 1989).
[0094]
The packaged cosmid was infected into E. coli DH5α (GibcoBRL). That is, three Ap+(Ampicillin added) Agar plate and 5 ml of Ap+LB (pool) was inoculated with 1/200 volume, 1/20 volume, 1/2 volume and the remaining total volume, respectively, and cultured overnight.
Pool miniprep DNA was extracted and prepared, and the ratio of inserts inserted by digestion with restriction enzyme DraI was examined. Take the whole colony with agar and add 1.5ml of Ap+Miniprep DNA was prepared by overnight culture in LB. Next, the structure of cosmid DNA prepared from each colony was confirmed by DraI digestion. When inserted in the target direction, 891 bp is generated, and when inserted in the reverse direction, a 1.4 kb fragment is generated. As a result, the target cassette cosmid pAdex2L3LCAwt was obtained.
[0095]
Example 3
(Preparation of adenovirus DNA-terminal protein complex (Ad5 dlX DNA-TPC and Adex1CANLacZ DNA-TPC))
(1) As adenovirus DNA, Ad5 dlX (I. Saito et al., J. Virology, vol. 54, 711-719 (1985)) or Adex1CANLacZ is used. Ad5 dlX was infected to HeLa cells (for 10 Roux) and dex1CANLacZ was infected to 293 cells, respectively, and cultured.
That is, a virus solution of Ad5-dlX or Adex1CANLacZ (-109PFU / ml) was infected with 0.2 ml / Roux, and after 3 days, detached cells were collected by centrifugation. Most of the adenovirus particles are in the cell nucleus, not in the medium, which has the advantage that the virus can be purified from infected cells. (The following operations are performed aseptically.)
[0096]
(2) The obtained cells were suspended in Tris-HCl (pH 8.0), the cells were disrupted using a sealed sonicator, and the virus was released from the cells.
(3) After removing the precipitate from the resulting crushed material by centrifugation, put the cesium chloride solution (specific gravity 1.43) into the ultracentrifuge SW28 tube, overlay the supernatant on it, and concentrate by cushion centrifugation Went.
[0097]
(4) The virus layer just below the interface was transferred to a SW50.1 tube. The virus layer directly under the interface was usually visible, and 5 ml of the virus layer and cesium chloride under the virus layer were collected. At the same time, the other was filled with a cesium chloride solution (specific gravity 1.34).
These were ultracentrifuged overnight at 35 krpm and 4 ° C. Next, the white virus band was separated and transferred to a tube with a gradient. Further, ultracentrifugation was performed at 35 krpm and 4 ° C. for 4 hours or more.
[0098]
(5) A white virus band was separated and mixed with an equal amount of 8M guanidine hydrochloride at room temperature, and 4M guanidine hydrochloride saturated cesium chloride was added to fill the VTi65 tube. The particle protein was denatured and dissociated by 4M guanidine hydrochloride, and DNA-TPC was released.
[0099]
(6) The above tube was ultracentrifuged at 55 krpm and 15 ° C. overnight, fractionated by 0.2 ml, 1 μl of each was mixed with 20 μl of 1 μg / ml ethidium bromide aqueous solution, and the DNA was stained by fluorescence staining. Check for presence. A few fractions containing DNA were collected.
(7) Dialyzed overnight (twice) in 500 ml of TE and stored at -80 ° C. The amount of Ad5dlX and dex1CANLacZ DNA-TPC obtained in this way was OD260Was calculated in the same manner as normal DNA.
(8) The obtained Ad5dlX and Adex1CANLacZ DNA-TPC were cleaved with a sufficient amount of AgeI for 2 hours for preparation of the recombinant adenovirus in the third step, gel-filtered on a Sephadex G25 column, and stored at −80 ° C. .
[0100]
DNA-TPC can be cleaved with restriction enzymes, dialyzed, and gel filtered, but cannot be subjected to electrophoresis, phenol treatment, or ethanol precipitation. Since the concentration method was only cesium chloride equilibrium centrifugation, it was kept as thick as possible. About 300 μg of DNA-TPC could be obtained from 10 Roux infected cells.
{Circle around (9)} A portion was collected, 10 μl of BPB buffer for electrophoresis was added, 1 μl of proteinase K (10 mg / ml) was added, and the mixture was reacted at 37 ° C. for 10 minutes to digest the terminal protein. Phenol was extracted and the supernatant was separated by agarose gel electrophoresis to confirm complete cleavage.
The restriction enzyme buffer in AgeI-cut DNA-TPC was removed by centrifugal gel filtration, and then dispensed and stored at -80 ° C.
[0101]
Example 4
(Production of loxP-inserted recombinant adenovirus (Ad5dlX2L3L or Adex2L3LCANLacZ))
NLacZ is obtained by adding a nuclear translocation signal of SV40 to the N-terminus of the E. coli LacZ gene.
(1) One 6 cm and 10 cm petri dishes of 293 cells cultured in DME supplemented with 10% FCS were prepared.
(2) 8 μg of cosmid pAdex2L3LCAwt DNA inserted with loxP incorporating an expression unit and 1 μg of Ad5dlX DNA-TPC or Age1 digested with Age5dlX DNA-TPC were mixed with Cellfect (Pharmacia) kit. The transfection was performed on one 6 cm petri dish by the calcium phosphate method. The mixed solution was dropped from above the medium of 6 cm petri dish and the culture was continued.
Incubate overnight (about 16 hours), change the culture medium in the morning, and in the evening, add 3% collagen-coated 96-wells (stock solution, 10-fold dilution, 100-fold dilution) to each well using 5% FCS-added DME. Re-rolled with 0.1 ml per unit. In order to prevent the number of cells from greatly differing between each plate, 293 cells of a 10 cm dish were mixed and spread on two dilutions.
[0102]
(3) After 3 to 4 days and 8 to 10 days, 50 μl of 10% FCS-added DME was added to each well. When 293 cells became thin, it was added early.
Wells in which the virus had grown and the cells had died appeared between 7 and 20 days. Each time the cells in the well were completely killed, the culture solution (every dead cells) was aseptically transferred to a sterilized 1.5 ml tube with a sterile Pasteur pipette, snap frozen with dry ice and stored at −80 ° C.
(4) The determination was completed in 15-25 days. Select about 10 culture tubes collected from wells where cells died relatively late, crush ultrasonically and centrifuge at 5000 rpm for 10 minutes, and use the supernatant obtained as the first seed solution at -80 ° C. saved.
This is because a well in which virus propagation has occurred earlier is likely to be a mixed infection of a plurality of virus strains.
[0103]
(5) Prepare 293 cells in a 24-well plate, and add 2% each of 5% FCS-DME (0.4 ml / well) and 10 μl of the primary virus solution.
(6) When the cells are completely killed in about 3 days, a supernatant is obtained by sonication and centrifugation in the same manner as in the preparation of the primary virus solution, and this is used as a secondary virus solution (second seed) at -80. Stored at ° C. The other 1-well dead cells were centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes, the supernatant was discarded, and only the cells were stored at −80 ° C. (cell pack). When cell packs of 10 virus strains were collected, the total DNA of infected cells was extracted by the following method. To the cell pack, 400 μl of TNE for cell DNA (50 mM Tris-HCl pH 7.5, 100 mM NaCl, 10 mM EDTA), 4 μl of proteinase K (10 mg / ml) and 4 μl of 10% SDS were added.
[0104]
(7) After treatment at 50 ° C. for 1 hour, the nucleic acid obtained by phenol / chloroform extraction twice, chloroform extraction twice, and ethanol precipitation was dissolved in 50 μl TE containing 20 μg / ml RNase.
15 μl of the expression unit was cleaved with XhoI, an enzyme containing CG as a recognition sequence among the enzymes that cleave the expression unit, and the electrophoresis was performed overnight on an agarose gel with a length of about 15 cm along with XhoI cleavage of the expression cosmid cassette. The patterns were compared. Since XhoI has a recognition site in the inserted loxP sequence, a clone showing a cleavage pattern in which two loxPs are inserted is selected. Clones that seemed unexplainable bands were discarded because they could be mixed with deleted viruses.
[0105]
Example 5
(Production and structure confirmation of E2A gene-deficient adenovirus)
Recombinant adenoviruses Adex2L3LCANLacZ and Adex1CANCre were infected with 293 cells at moi = 10 and 3, respectively, and cultured. NCre is obtained by adding SV40 nuclear translocation signal to the N-terminal of Cre, like NLacZ.
On day 4, cells were collected and DNA was prepared by the method described above. Generation of dex123CANLacZ having a structure in which a region sandwiched by loxP (including the E2A gene) was excised was confirmed by two methods.
[0106]
1. SmaI digestion
As a result of gel electrophoresis after SmaI digestion, a 4.7 kb fragment produced by cutting out the region sandwiched by loxP was observed. A comparison of the density of this band and the 4.45 kb band commonly found in dex2L3LCANLacZ, dex1CANCre, and dexd123CANLacZ revealed that about 30% of the recovered recombinant adenovirus was dex123CANLacZ.
[0107]
2. Confirmation by PCR
PCR was performed under the following conditions using 0.1 ng of the prepared DNA as a template, and the product was analyzed by agarose gel electrophoresis. The primers used were the following oligonucleotide (1) (SEQ ID NO: 5), oligonucleotide (2) (SEQ ID NO: 6), oligonucleotide (3) (SEQ ID NO: 7) and oligonucleotide (4) ( SEQ ID NO: 8).
Figure 0003770333
PCR reaction solution composition (total volume 20 μl)
Tris.HCl (pH 8.3) 10 mM
KCl 50 mM
MgCl2                            1.5 mM
dNTP mixture 0.2 mM
Each primer 0.2 μM
Template DNA 0.1ng
Taq polymerase 0.5unit
PCR reaction conditions
Double-strand dissociation: 95 ° C for 1.5 minutes
Annealing: 64 ° C 1.0 min
Elongation reaction: 70 ° C 1.0 min
Reaction cycle: 30 times
The result is shown in FIG.
When (1) and (4) were used as primers, a band estimated to be 393 bp was detected, revealing the presence of dex123CANLacZ from which the E2A gene was deleted (FIG. 6, lane 1).
When (2) and (3) were used, a band estimated to be 221 bp was detected, confirming the presence of the circular E2A gene excised by the Cre gene product (FIG. 6, lane 2).
As described above, the results of 1 and 2 revealed the generation of dex123CANLacZ from which the region sandwiched by loxP (including the E2A gene) was removed from dex2L3LCANLacZ.
[0108]
Reference example 1
<Preparation of recombinant adenovirus vector having recombinase Cre gene and CAG promoter>
(1) Preparation of cassette cosmid for recombinase Cre gene expression
(1) Escherichia coli phage P1 DNA (ATCC 11303-B23) containing the recombinase Cre gene is used as a template, and the following oligonucleotide (SEQ ID NO: 9) is used as a 5′-primer and the following (SEQ ID NO: 10 is used as a 3′-primer. ) As a heat-resistant polymerase, manufactured by NEB VentRThe product was subjected to agarose gel electrophoresis under the following conditions, and a band of about 1 kb was cut out to obtain a DNA fragment of about 1 kb containing the recombinase Cre gene.
Figure 0003770333
(The underlined portion is a restriction enzyme recognition site.)
[0109]
PCR reaction conditions
Buffer: 10 mM KCl, 20 mM Tris-HCl (pH 8.8), 10 mM (NHFour)2SOFour2 mM MgSOFour0.1% Triton X-100 (using buffer attached to NEB)
Thermostable polymerase: 2 units
dNTP: 400 μM
Primer: 1 μM
P1 phage DNA: 1 ng
Double-strand dissociation temperature: 95 ° C for 1.5 minutes
Annealing temperature: 60 ° C for 1.5 minutes
Elongation reaction temperature: 74 ° C for 2.0 minutes
Reaction cycle: 20 times
[0110]
This fragment and pUC19 (Takara Shuzo) were simultaneously digested with restriction enzymes PstI (Takara Shuzo) and XbaI (Takara Shuzo), respectively, recovered, mixed to a molar ratio of about 3: 1, and T4 DNA ligase (Takara Shuzo). Ligation reaction was carried out. Further, E. coli strain JM109 (ATCC 53323) was transformed with this reaction mixture. A transformant was picked up from an LB agar plate supplemented with ampicillin (100 μg / ml) to obtain a plasmid pUCCre containing the recombinase Cre gene.
[0111]
Next, 1 μg of the cassette cosmid pAdex1CAwt containing CAG promoter cut with SwaI and pUCCre were digested simultaneously with PstI and XbaI, and further blunted at both ends with Klenow enzyme (Takara Shuzo). 1 μg was mixed.
[0112]
(2) Next, ethanol was added to the mixed solution to precipitate a cosmid. The precipitate was obtained by centrifugation and dissolved in a 5-fold dilution of a solution (TE) in which 1 mM EDTA was added to 10 mM Tris-hydrochloric acid (pH 7.5).
(3) ATP and T4 DNA ligase was added to the obtained cosmid in a ligase reaction buffer and allowed to bind overnight in a final volume of 7 μl. Subsequently, sterilized water and SwaI reaction buffer were added to make 48 μl, and then the ligase was heat-inactivated at 70 ° C. for 10 minutes.
At this time, unlike the plasmid, the cosmid efficiently packages macromolecules bonded to a linear tandem rather than a ring.
[0113]
(4) 2 μl of SwaI (manufactured by Boehringer) was added and cut at 25 ° C. for 1 hour.
The meaning of cleaving SwaI is that when the cassette cosmid recombines without adding the expression unit, the Swal recognition sequence is regenerated, so in this step, the cosmid that does not incorporate the expression unit is recut to prevent colony formation Because. This method is a powerful way to select only cassette cosmids with inserts.
(5) According to a conventional method (Molecular Cloning vol.3 E.34), phenol extraction of the cassette cosmid, centrifugation, and gel filtration were performed.
(6) Swal cutting was performed again. That is, 5 μl of SwaI was added to the SwaI reaction buffer and cleaved at 25 ° C. for 2 hours. The reason is as described above.
[0114]
(7) In vitro packaging was performed on 1 μl of the obtained cosmid.
That is, Gigaback XL (manufactured by Stratagene), which is a lambda in vitro packaging kit, was used at ¼ scale, and the rest was frozen at −80 ° C. Since GIGABACK XL has a low packaging efficiency for cosmids of 42 kb or less, it can be selected to some extent from cosmids that have grown with inserts. In this experiment, when 10 colonies were picked up, most of them contained inserts, and clones with the desired orientation (leftward) could be easily obtained.
The handling of the cosmid was carried out according to a conventional method (Izumi Saito et al., Experimental Medicine: 7: 183-187, 1989).
[0115]
(8) The packaged cosmid was infected with E. coli DH1 (ATCC 33849).
That is, three Ap+(Ampicillin added) Agar plate and 5 ml of Ap+LB (pool) was inoculated with 1/200 volume, 1/20 volume, 1/2 volume and the remaining total volume, respectively, and cultured overnight.
Pool miniprep DNA was extracted and prepared, and the ratio of the insert containing the whole enzyme was examined. Take the whole colony with agar and add 1.5ml of Ap+Miniprep DNA was prepared by overnight culture in LB.
(9) Next, the orientation and structure of the expression unit were confirmed by restriction enzyme digestion.
A plasmid containing an expression unit but lacking most of adenovirus DNA was prepared using NruI and ligase, DNA was prepared, and final confirmation of cDNA cloning was performed.
[0116]
(2) Preparation of adenovirus DNA-terminal protein complex (Ad5 dlX DNA-TPC)
(1) Ad5 dlX (I. Saito et al., J. Virology, vol. 54, 711-719 (1985)) was used as adenovirus DNA. Ad5 dlX was infected to 293 cells (for 10 Roux) and cultured.
That is, Ad5-dlX virus solution (-109PFU / ml) was infected with 0.2 ml / Roux, and after 3 days, the detached cells were collected by centrifugation at 1500 rpm for 5 minutes. Most of the adenovirus particles are in the cell nucleus, not in the medium, which has the advantage that the virus can be purified from infected cells. (The following operations were performed non-aseptically.)
[0117]
(2) The obtained cells are suspended in 20 ml of 10 mM Tris-HCl (pH 8.0), and the cells are crushed at 200 W for 2 minutes (30 seconds × 4) using a sealed sonicator, and the virus is intracellularized. Released from.
In order to release the virus from the cell, 5 ml or less may be used for freezing and thawing, but a sonicator is convenient for a volume larger than that. However, be sure to use a sealed type (with a special cup). The normal throw type is dangerous even in a safety cabinet.
[0118]
(3) After removing the precipitate by centrifugation (10 krpm, 10 minutes), 15 ml of cesium chloride solution (specific gravity 1.43) was placed in an ultracentrifuge SW28 tube, and the supernatant was placed on it. The layers were layered and concentrated by cushion centrifugation (25 krpm, 1 hour, 4 ° C.).
(4) The virus layer just below the interface was transferred to a SW50.1 tube. The virus layer directly under the interface was usually visible, and 5 ml of the virus layer and cesium chloride under the virus layer were collected. At the same time, the other was filled with a cesium chloride solution (specific gravity 1.34).
These were ultracentrifuged overnight at 35 krpm and 4 ° C. Next, the white virus band was separated and transferred to a tube with a gradient. Further, ultracentrifugation was performed at 35 krpm and 4 ° C. for 4 hours or more.
[0119]
(5) A white virus band was separated and mixed with an equal amount of 8M guanidine hydrochloride at room temperature, and 4M guanidine hydrochloride saturated cesium chloride was added to fill the VTi65 tube. The particle protein was denatured and dissociated by 4M guanidine hydrochloride, and DNA-TPC was released. Ethidium bromide was not available because a method for later removal was not established.
[0120]
(6) The above tube was ultracentrifuged at 55 krpm and 15 ° C. overnight, fractionated by 0.2 ml, 1 μl of each was mixed with 20 μl of 1 μg / ml ethidium bromide aqueous solution, and the DNA was stained by fluorescence staining. The presence or absence was confirmed. A few fractions containing DNA were collected.
(7) Dialyzed overnight (twice) in 500 ml of TE and stored at -80 ° C. The amount of Ad5dlX DNA-TPC thus obtained was OD260Was calculated in the same manner as normal DNA.
[0121]
(8) The obtained Ad5d1X DNA-TPC was cleaved with a sufficient amount of EcoT22I for 2 hours for preparation of the recombinant adenovirus in the third step, and then stored at −80 ° C.
[0122]
DNA-TPC could be digested with restriction enzymes, dialyzed, and gel filtered, but could not be electrophoresed, treated with phenol, or precipitated with ethanol. Since the concentration method was only cesium chloride equilibrium centrifugation, it was kept as thick as possible. About 300 μg of DNA-TPC could be obtained from 10 Roux infected cells.
{Circle around (9)} A portion was collected, 10 μl of BPB buffer for electrophoresis was added, 1 μl of proteinase K (10 mg / ml) was added, and the mixture was reacted at 37 ° C. for 10 minutes to digest the terminal protein. Phenol was extracted and the supernatant was separated by agarose gel electrophoresis to confirm complete cleavage.
The restriction enzyme buffer in EcoT22I-cleaved DNA-TPC was removed by centrifugal gel filtration, and then dispensed and stored at -80 ° C.
[0123]
(3) Isolation of recombinant virus and preparation of high titer virus solution
(1) One 6 cm and 10 cm petri dishes of 293 cells cultured in DME supplemented with 10% FCS were prepared.
(2) 8 μg (preferably 3 to 9 μg) of pAdex1w DNA incorporating the expression unit and 1 μg of Ad5dlX DNA-TPC cleaved with EcoT22I were mixed, and one 6 cm petri dish using a Cellfect (Pharmacia) kit. The cells were transfected by the calcium phosphate method. The mixed solution was dropped from above the medium of 6 cm petri dish and the culture was continued.
Incubate overnight (about 16 hours), change the culture medium in the morning, and in the evening, add 3% collagen-coated 96-wells (stock solution, 10-fold dilution, 100-fold dilution) to each well using 5% FCS-added DME. Re-rolled with 0.1 ml per unit. In order to prevent the number of cells from greatly differing between each plate, 293 cells of a 10 cm dish were mixed and spread on two dilutions.
[0124]
(3) After 3 to 4 days and 8 to 10 days, 50 μl of 5% FCS-added DME was added to each well. When 293 cells became thin, it was added early.
Wells with virus growth and cell death appeared between 7 and 15 days. Each time the cells in the well were completely killed, the culture solution (every dead cells) was aseptically transferred to a sterilized 1.5 ml tube with a sterile Pasteur pipette, snap frozen with dry ice and stored at −80 ° C.
(4) The determination was completed in 15-18 days. Select about 10 culture tubes collected from wells where cells died relatively slowly, freeze and thaw 6 times, then centrifuge at 5 krpm for 10 minutes and store the supernatant at -80 ° C. as the first virus solution (first seed) did.
This is because a well in which virus propagation has occurred earlier is likely to be a mixed infection of a plurality of virus strains.
[0125]
(5) Prepare 293 cells in a 24-well plate, and add 2% each of 5% FCS-DME (0.4 ml / well) and 10 μl of the primary virus solution.
(6) When the cells are completely killed in about 3 days, 1 well is obtained by freezing and thawing and centrifuging 6 times in the same manner as in the preparation of the primary virus solution. Stored at 80 ° C. The titer of the secondary virus solution is 107-108It was about PFU / ml. The other 1-well dead cells were centrifuged at 5 krpm for 5 minutes, the supernatant was discarded, and only the cells were stored at −80 ° C. (cell pack). When cell packs of 10 virus strains were collected, the total DNA of infected cells was extracted by the following method. To the cell pack, 400 μl of TNE for cell DNA (50 mM Tris-HCl pH 7.5, 100 mM NaCl, 10 mM EDTA), 4 μl of proteinase K (10 mg / ml) and 4 μl of 10% SDS were added.
[0126]
(7) After treatment at 50 ° C. for 1 hour, the nucleic acid obtained by phenol / chloroform extraction twice, chloroform extraction twice, and ethanol precipitation was dissolved in 50 μl TE containing 20 μg / ml RNase.
15 μl of the expression unit was cleaved with XhoI, an enzyme containing CG as a recognition sequence among the enzymes that cleave the expression unit, and the electrophoresis was performed overnight on an agarose gel with a length of about 15 cm along with XhoI cleavage of the expression cosmid cassette. The patterns were compared. A band in which a band from the break point in the expression unit to the left end of the adenovirus genome appeared correctly was selected. In addition, clones in which unexplainable bands appear thin were discarded because they could be mixed with viruses with deletions.
Since adenoviral DNA grows to 10,000 copies per cell, the total DNA can be extracted together with the cellular DNA, and viral DNA bands can be seen by restriction enzyme digestion. Enzymes containing CG in the recognition sequence, such as Xhol, do not cleave cellular DNA, so the pattern is easy to see. When using other enzymes, it was necessary to keep uninfected 293 cell DNA in control. (A band derived from a repetitive sequence of human cells appeared).
[0127]
(8) Collagen-coated 150 cm of 0.1 ml of the secondary virus solution of the target virus strain identified by Xhol cleavage2293 cells in a bottle (25 ml medium) were infected.
When the cells died after 3 days, 25 ml of medium with dead cells was aseptically disrupted in a sealed sonicator 200w with a maximum output of 2 minutes (30 seconds × 4 times) to release the virus.
The mixture was centrifuged at 3 krpm and 4 ° C. for 10 minutes to remove the precipitate, dispensed into 13 ml each of 2 ml in a 5 ml freezing tube, rapidly frozen with dry ice and stored at −80 ° C. to prepare a tertiary virus solution. The tertiary virus solution is a solution containing the recombinant adenovirus of the present invention.9It had a high titer of about PFU / ml.
In addition, 5 μl of the tertiary virus solution was infected to one well of 293 cells in a 24-well plate, and the enzyme cleavage pattern of the grown viral DNA was confirmed by the above method. If it is suspected that it is a deletion virus or a mixture with the parent virus, the deletion virus that was already slightly mixed at the secondary virus solution stage may have appeared due to its rapid growth, All the tertiary seeds were discarded, and the target virus was purified from another primary virus solution by redoing again or by limiting dilution from the primary virus solution.
[0128]
【The invention's effect】
According to the present invention, a recombinant DNA virus capable of stably introducing a foreign gene into a wide range of animal cells can be provided. The present invention also provides a simple method for producing this recombinant DNA virus. In particular, the recombinant adenovirus of the present invention is useful for the treatment of genetic diseases.
[0129]
[Sequence Listing]
Figure 0003770333
[0130]
Figure 0003770333
[0131]
Figure 0003770333
[0132]
Figure 0003770333
[0133]
Figure 0003770333
[0134]
Figure 0003770333
[0135]
Figure 0003770333
[0136]
Figure 0003770333
[0137]
Figure 0003770333
[0138]
Figure 0003770333
[0139]
Figure 0003770333
[0140]
Figure 0003770333

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the structure of a cosmid pAdex1cw.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the structure of cosmid pAdex1CAwt.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the structure of plasmid pA60X99.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the structure of plasmid pA2L60X99.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the structure of plasmid pA2L3L6099.
FIG. 6 is a diagram showing the results of performing PCR using DNA extracted from cells collected after co-infection of 293 cells with recombinant adenoviruses Adex2L3LCANLacZ and Adex1CANCre, and using this as a template. Lane 1 shows an electropherogram when primers (1) and (4) are used, and lane 2 shows an electropherogram when primers (2) and (3) are used.

Claims (1)

E2A遺伝子の終止コドンとL3遺伝子の終止コドンの間に、リコンビナーゼ認識配列が挿入されたことを特徴とする動物細胞感染用の組換えアデノウイルス。A recombinant adenovirus for infection of animal cells, wherein a recombinase recognition sequence is inserted between the stop codon of the E2A gene and the stop codon of the L3 gene.
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